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碱性电解水制氢用隔膜和膜的研究发展综述

氢眼所见  · 公众号  ·  · 2024-06-10 20:37
    

主要观点总结

文章介绍了水电解工艺的发展历史,以及膜技术在其中的应用。重点介绍了质子交换膜水电解槽(PEM WE)和碱性水电解系统的发展情况,以及膜技术改进面临的挑战。同时提到了关于水电解相关研究的出版物数量增长趋势,电极分离器(隔膜)对未来系统的影响,以及碱性电解技术和阴离子交换膜(AEM)在碱性溶液中的应用。最后讨论了分离器的设计策略和未来发展方向。

关键观点总结

关键观点1: 水电解工艺的发展历史及膜技术的应用

文章追溯了水电解工艺至少到20世纪20年代的发展历史,介绍了膜技术在这个过程中的角色,包括全氟化Nafion膜的商业化和阴离子交换膜(AEM)的应用。

关键观点2: 质子交换膜水电解槽(PEM WE)和碱性水电解系统的发展

文章讨论了PEM WE的优势和缺点,以及与碱性水电解系统的比较。提到了PEM WE能在更高的压差下工作,并达到更高的电流密度,从而减少了电解槽系统的占地面积。

关键观点3: 膜技术改进面临的挑战

文章指出了膜技术改进面临的挑战,包括高腐蚀性、酸性环境需要铂基催化剂和铱基催化剂,以及理想的电解质是阴离子交换膜(AEM)WE的使用。同时提到了AEM的稳定性问题以及碱性电解技术的其他方面挑战。

关键观点4: 水电解相关研究出版物数量的增长趋势

文章提到与水电解相关的出版物数量呈指数级增长,到2021年达到每年2500多篇。关于碱性系统催化剂研究的出版物数量增长更为强烈。

关键观点5: 电极分离器(隔膜)对未来系统的影响

文章强调了电极分离器(隔膜)对未来水电解系统的重要性,并讨论了不同类型隔膜的应用和发展趋势。

关键观点6: 碱性电解技术和阴离子交换膜(AEM)在碱性溶液中的应用

文章讨论了碱性电解技术和AEM的应用,包括使用不同浓度的KOH溶液对系统性能的影响和挑战。

关键观点7: 分离器的设计策略和未来发展方向

文章提出了未来分离器的设计策略,包括提高AEM的稳定性、使用新型材料等。同时指出未来的发展方向可能更加偏向于使用AEM的碱性电解系统。


文章预览

《氢眼所见》:有缘可添加微信“13480834343” 下面简单从电解槽的发展历史来看带入膜的发展背景。 水电解(WE)作为一种工业规模的工艺至少可以追溯到20世纪20年代,通常基于碱性系统,其中廉价的镍基电极由多孔隔膜分开,并使用>20 wt %的KOH溶液作为进料电解质。缺点是这些系统的生产率低,只能在一个狭窄的电流范围内工作。特别是当电流密度降低时,氢气交叉会很严重,出于安全原因,需要将氢氧含量保持在2%以下,以远远低于大约4%的爆炸极限。在较高的电流密度下,交叉的氢气被产生的氧气稀释,系统可以安全运行。然而,在非常高的电流密度下,高电池电压会导致腐蚀和低能效,从而缩短电解槽系统的使用寿命。从20世纪60年代开始,化学稳定的全氟化Nafion膜的商业化使质子交换膜(PEM) WE得以发展,它具有致密的膜和较低的电池电阻。因 ………………………………

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