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    水电解制氢技术


    工作原理
    阳极电化学反应:原料水在阳极界面失去电子被氧化生成氧气(O2)和质子(H+)   H2O →2H++2e-+1/2O2
    阴极电化学反应:在阳极上产生的质子(H+)和H2O一起迁移到阴极界面从外电路得到电子(e)生成氢气(H2)   2H++2e-→H2↑
    总反应式:  H2O→H2+1/2O2
                                                  
                                                               PEM水电解原理示意图

     

    技术优点
      对比常规碱性水电解装置技术,新型PEM水电解装置技术在确保供氧充足的前提下,有如下的突出优点:
      3.1 工作效率高     制取氧气纯度高,能耗低,能量转换效率高。
      3.2 安全性         原料水为去离子水(纯水),不产生造成二次污染会
      3.3 设备简单       操作简单,维修方便。
      3.4 电化学性能稳定,运行寿命长,PEM膜不易损坏 

     

    与传统碱性水电解技术的综合比较

    比较项目

    传统碱性水电解器

    新型PEM水电解器

    电解质

    KOH/NaOH

    PEM

    隔膜

    改性石棉隔膜

    PEM(兼作隔膜)

    原料水

    碱性水

    去离子水(纯水)

    离子迁移

    OH

    水溶剂化H+

    工作电流密度(A/m2)

    20003000

    1000020000

    单位产气量时
    电解槽芯体体积

    1

    1/3

    能量转换效率(%)

    6775

    8790

    单槽(小室)工作电压(V)

    2.22.5

    1.652.0

    氧气纯度(%)

    98.899.2

    99.599.9

    商业化年代

    1920

    1980

     

    应用领域
      4.1 海军潜艇及载人航天生命保障系统供氧;
      4.2 高原空气稀薄地区(氧气含量<16%)人员的辅助及应急供氧,尤其是高原部队边防站、所执勤人员供氧;
      4.3 无氧环境下的工作人员供氧;
      4.4 医疗系统需氧人员供氧;
      4.5 特种金属材料切割与焊接加工;
      4.6 石油化工、医药化工、半导体生产加工等领域。

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