Sammensætning og arbejdsprincip for PEM -hydrogenproduktionselektrolysator

Proton Exchange Membrane (PEM) VandelektrolyseTeknologi har fordelene ved lavt DC -strømforbrug, høj strømtæthed, lille elektrolysvolumen, højt driftstryk og differentiel trykdrift, bred effektjusteringsområde osv. Det har god tilpasningsevne til vindkraft og fotovoltaisk kraft med store udsving og har udviklet sig hurtigt i de seneste år.

DePEM Electrolyzerer den centrale del af PEM -vandelektrolysebrintproduktionsenheden. Dens hovedkomponenter inkluderer komprimeringsplader, bipolære plader, gasdiffusionslag, anoder og katoder ogMembranelektrodesamlinger（Mea）. Ved at forstå materialerne og funktionerne af komponenterne i PEM Electrolyzer kan vi uddybe vores forståelse af denne avancerede teknologi og dens rolle inden for ren energi.

Sammensætning afPEM Electrolyzer

Navnene på komponenterne i PEM Electrolyzer fra top til bund er:

Bolt, kompressionsplade, isoleringslag,bipolar plade, isoleringsgummiring, titaniumnet (2 lag),Titanium følte, membranelektrode, titanium filt, titannet (2 lag), isoleringsgummiring, elektrodeplade, isoleringslag, komprimeringsplade

1.komprimeringsplade

Komprimeringspladen er lavet af aluminiumslegering og bruges til at fikse hele elektrolysatoren.

2.Insulation Gummiring

Den næste under trykpladen er isoleringsgummiringen, der har isolering og forseglingsegenskaber.

3.bipolær plade (BPP)

Den bipolære plade (BPP) er en flad separator (med et metalnet eller skærmlaminat eller en tyk metalseparator med ætsede flowfeltkanaler), der bruges til at matche strømforsyningsspændingen ved at stable flere elektrolytiske celleenheder i serie. Separate tilstødende enheder og opret elektroniske forbindelser. Det skal have lav modstand og høj mekanisk og kemisk stabilitet, væskefordeling og høj termisk ledningsevne, da det også hjælper med at fremme varmeoverførsel.

Titanium betragtes generelt som et avanceret materiale på grund af dets fremragende styrke, lav resistivitet, høj termisk ledningsevne og lavt brintpermeabilitet. Imidlertid er titanium modtagelig for korrosion, især på anodesiden, hvor potentialet kan overstige 2V, hvilket resulterer i overfladeoxidakkumulering, hvilket øger kontaktmodstanden og reducerer termisk ledningsevne. For at undgå dette kan en tynd platinbelægning påføres for at reducere overflademodstand.

4. Silicone Ring

Dette er en silikonring med tætnings- og væsketransportegenskaber.

5.GAS Diffusion Layer (GDL)

Gasdiffusionslaget, eller den aktuelle opsamler GDL eller PTL, fungerer som en elektronisk leder mellem MEA og BPP, hvilket sikrer effektiv masseoverførsel af væske og gas mellem elektroden og BPP.

Ved anoden transporteres flydende vand fra BPP's kanaler gennem den aktuelle opsamler til katalysatorlaget på membranen, hvor vand nedbrydes til ilt og protoner, og det ilt, der produceres her, diffineres til strømningskanalen i den modsatte retning gennem den aktuelle opsamler.

Ved katoden transporteres flydende vand og brint fra membranen til BPP's kanaler gennem den aktuelle samler. Elektroner starter fra katalysatorlaget på anodesiden, passerer gennem den aktuelle opsamler og BPP og når derefter katodesiden. Hos PEM -elektrolysere skal andre materialer anvendes, fordi anodepotentialet er højt nok til at oxidere kulstofmaterialer. Titanium er normalt valget af anode nuværende samler.

6.Membrane Electrode Assembly (MEA)

MEA består af en protonledende membran, som er belagt med porøse elektrokatalysatorlag på både anod- og katodesiderne. Det er kernekomponenten i elektrolysatoren. Vand nedbrydes til gasformigt brint og ilt under virkning af elektrisk strøm. Ved anoden oxideres vand til ilt og protoner. De hydratiserede protoner migrerer derefter til katoden. Elektroner strømmer til katoden gennem et eksternt kredsløb.

Ved katoden får protoner elektroner og reduceres til dannelse af brint. Iridiumoxid betragtes generelt som den mest avancerede katalysator i PEM -vandelektrolyse. Blandt enkeltovergangsoxider har RuO2 den højeste OER -aktivitet, men er ustabil under elektrolysatorforhold. Iro2 er lidt mindre aktiv end Ruo2, men har fordelen ved højere korrosionsbestandighed.

Arbejdsprincip for PEM Electrolyzer

Vand kommer ind i den bipolære plade fra vandindløbet, går derefter ind i gasdiffusionslaget og går til sidst ind i protonudvekslingsmembranen. Ved at indtaste strøm og spænding nedbrydes vand i protoner H+ og to O2- ved at kontakte protonudvekslingsmembranen i elektroden. O2- mister elektroner e- til dannelse af O2.

De mistede elektroner når katoden gennem kredsløbet, og H+ når katoden gennem protonmembranen, hvor den kombineres med elektroner til dannelse af H2.

Anoden producerer ilt, og katoden producerer brint. Det ilt, der produceres ved anoden, udsendes gennem anodøret, mens brint, der produceres ved katoden, udsendes gennem katoderøret og går derefter op til vand-gasseparatoren for at danne gas.