Za pomocą prądu stałego cząsteczki wody są rozdzielane w celu wytworzenia tlenu i wodoru, które są następnie oddzielane odpowiednio od anody i katody ogniwa elektrolitycznego. Proces ten jest znany jako elektroliza wody. Elektroliza wody Wytwarzanie wodoru jest często dzielone na elektrolizę wody alkalicznej (AE), elektrolizę wody z membraną do wymiany protonów (PEM) i elektrolizę wody z tlenkiem stałym w wysokiej temperaturze, w zależności od różnych materiałów membrany elektrolizera (SOEC).
Produkcja wodoru w procesie elektrolizy wody alkalicznej
Azbest stanowi większość membrany elektrolizera do elektrolizy wody alkalicznej, który oddziela gazy. Stopy metali, takie jak stop Ni-Mo itp., które rozkładają wodę w celu wytworzenia wodoru i tlenu, stanowią większość katody i anody. Przemysłowe elektrolizery wody alkalicznej zazwyczaj wykorzystują roztwór KOH jako elektrolit; ich udział masowy waha się od 20 procent do 30 procent; ich temperatura robocza wynosi od 7{11}} stopni do 80 stopni; ich robocza gęstość prądu wynosi około 0,25 A/cm2; a ich ciśnienie gazu mieści się w zakresie od 0,1 MPa do 3,0 MPa. Wydajność waha się od 62 do 82 procent. Technologia wytwarzania wodoru poprzez elektrolizę wody alkalicznej jest dobrze rozwinięta i ma niskie koszty rozruchu i eksploatacji, ale ma wady, takie jak utrata ługu, korozja i wysokie zużycie energii. Wytwarzanie wodoru w elektrolizie wody alkalicznej jest przedmiotem krajowych i międzynarodowych badań nad rozwojem urządzeń do elektrolizerów wody.
Produkcja wodoru metodą elektrolizy wody PEM
Głównymi składnikami elektrolizera wody PEM są membrana do wymiany protonów, warstwa katalityczna katody i anody, warstwa dyfuzji gazu katody i anody, płytki końcowe katody i anody itp. Od wewnątrz na zewnątrz. Wśród nich warstwa dyfuzyjna, warstwa katalityczna i membrana protonowymienna tworzą elektrodę membranową, która jest głównym miejscem transmisji materiału i reakcji elektrochemicznej całego elektrolizera wody. Na wydajność i żywotność elektrolizera wody PEM bezpośrednio wpływają właściwości i struktura elektrody membranowej.
Różnice
W porównaniu z produkcją wodoru w elektrolizie wody alkalicznej, produkcja wodoru w elektrolizie wody PEM ma wyższą gęstość prądu roboczego, wyższą ogólną wydajność i wyższą frakcję wodoru gazowego, wyższe ciśnienie produkcji gazu, szybszą dynamiczną prędkość reakcji i może dostosować się do fluktuacji wytwarzanie energii odnawialnej , jest uważana za bardzo obiecującą technologię produkcji wodoru w elektrolizie wody. Obecnie technologia elektrolizy wody PEM została zademonstrowana i stopniowo promowana w takich dziedzinach, jak produkcja wodoru na miejscu na stacjach tankowania wodoru, elektroliza wody do produkcji wodoru z odnawialnych źródeł energii, takich jak energia wiatrowa, oraz magazynowanie energii.
