Anailís ar Chatalaíoch do PEM Electrolyzer

1. Réamhrá ar leictrealú uisce PEM do tháirgeadh hidrigine

Leictrilítí pemle haghaidh táirgeadh hidrigine, ar a dtugtar freisin marscannán malartaithe prótóinTagraíonn leictrealú uisce do tháirgeadh hidrigine do phróiseas táirgthe hidrigine a úsáideann membrane malartaithe prótóin mar leictrilít soladach agus a úsáideann uisce íon mar an amhábhar le haghaidh leictrealú uisce chun hidrigin a tháirgeadh.

I gcomparáid le teicneolaíocht táirgthe hidrigine leictrealú uisce alcaileach, tá buntáistí ag baint le teicneolaíocht táirgthe hidrigine leictrealaithe uisce PEM, agus luas mór freagartha. Electrolysis Uisce PEM Tá éifeachtúlacht oibre níos airde ag teicneolaíocht táirgthe hidrigine.

Mar sin féin, ó shinLeictrilítí pemIs gá oibriú i dtimpeallacht oibre an -aigéadach agus an -ocsaídiúcháin, tá an trealamh ag brath níos mó ar ábhair mhiotail daor amhail iridium, platanam, tíotáiniam, etc., agus mar thoradh air sin tá costais arda.

Leictrilítí pem

2. Prionsabal táirgthe hidrigine leictrealú hidrigine uiscepem

Tá táirgeadh hidrigine PEM roinnte go príomha sna ceithre chéim seo a leanas.

1. Leictrealú uisce agus éabhlóid ocsaigine

Déanann uisce (2H2O) imoibriú hidrealúcháin ar an leictreoid dhearfach agus roinntear é ina phrótóin (4H+), leictreoin (4E) agus ocsaigin ghásach (O2) faoi ghníomh an réimse leictrigh agus an chatalaíoch, mar a thaispeántar i gcothromóid (1).

2H2O = 4H++4E-+O2 (1)

2. Malartú Proton

Téann 4H+ tríd an PEM soladach ina bhfuil grúpaí feidhme aigéad sulfonic agus sroicheann sé an leictreoid dhiúltach faoi ghníomh an réimse leictrigh.

3. Seoladh leictreonach

Téann 4E-leictreoin ón leictreoid dhearfach go dtí an leictreoid dhiúltach tríd an gciorcad seachtrach.

4. Éabhlóid gáis hidrigine

Faigheann an 4H+ a shroicheann an leictreoid dhiúltach 4E- chun 2H2 a ghiniúint, mar a thaispeántar i gcothromóid (2).

4H ++ 4E- = 2H2 (2)

3.

Is é an táirge tráchtála coiteann de scannán malartaithe prótóin ná seicní polaiméirí aigéid perfluorosulfonic. Dá bhrí sin, tá timpeallacht oibre leictreoid táirgthe hidrigine PEM an -aigéadach. Ní mór d'ábhair gach comhpháirt a bhreithniú friotaíocht creimthe, agus ní haon eisceacht é an catalaíoch. Go ginearálta, miotail lómhara ar nós platanam, iridium, ruthenium, etc.

Tá catalaígh an chatóid agus anóid Electrolyzer PEM do tháirgeadh hidrigine difriúil. Is é an catóid aCatalaíoch carbóin platanam, agus is iondúil gur catalaíoch iridium-bhunaithe é an anóid, mar shampla dé-ocsaíd iridium agus iridium dubh. Tá acmhainn íseal ualach ar cheann de na treoracha forbartha teicneolaíochta amach anseo. Ina theannta sin, is topaicí te sa tionscal iad an leas iomlán a bhaint as struchtúr catalaíoch agus athchúrsáil miotail lómhar.

1. Éabhlóid hidrigine catóide: catalaíoch carbóin platanam

Mar chatalaíoch maith, is féidir le PT móilíní hidrigine a astú agus dí -chomhcheangal a chur chun cinn, agus is é an chéad rogha é le haghaidh úsáide tráchtála faoi láthair. Catalaíoch platanam-on-carbon, dá ngairtear marPT/C., ar a dtugtar catalaíoch platanam-on-carbon freisin, tagraíonn sé do chatalaíoch iompróra a luíonn platanam ar charbón gníomhachtaithe agus tá sé ar cheann de na fochatagóirí de chatalaígh miotail lómhara. Is iondúil go bhfuil luchtú PT 0.4-0.6 mg/cm2.

Is é an modh laghdaithe ceimiceán an modh táirgthe catalaíoch carbóin platanam is coitianta a úsáidtear faoi láthair. Tagraíonn sé do mhodh a úsáideann carbón gníomhachtaithe, uisce driogtha, tuaslagán aigéid hexachloroplatinic, etc. mar amhábhair, agus a tháirgeann catalaíoch carbóin platanam trí mheascadh agus díscaoileadh, creathadh ultrasonaic, cóireáil laghdaithe ceimiceach agus céimeanna eile.

2. Éabhlóid Ocsaigine Anóid: Catalaíoch bunaithe ar Iridium

Ós rud é gur timpeallacht ard-ocsaigine é an taobh anóid, ní féidir leis an gcatalaíoch leictriceimiceach anóid ach cúpla eilimint mhiotail lómhara agus a gcuid ocsaídí a roghnú mar IR, Ru, atá an-fhrithsheasmhach in aghaidh ocsaídiúcháin agus creimthe.

Tá an ghníomhaíocht chatalaíoch is fearr ag Ruo2 agus IRO2 le haghaidh éabhlóid ocsaigine imoibrithe leictriceimiceacha, agus tá cobhsaíocht níos fearr ag IRO2, mar sin is é IRO2 an príomhábhar a bhaineann le catalaíoch éabhlóid ocsaigine.

I measc na modhanna ullmhúcháin a bhaineann le ocsaíd iridium, tá modh ocsaídiúcháin theirmigh, modh deasctha ceimiceach, modh leá ADAMS (ADMAS), modh sol-gel, srl. Faightear deascadh, agus ansin déantar calcination chun ocsaíd iridium a fháil.