堿性電解水制氫系統簡介

 

一、堿性電解槽主體

 

堿性電解槽主體是由端壓板、密封墊、極板、電極、隔膜等零部件組裝而成。

 

電解槽包括數十個甚至上百個電解小室，由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形，每個電解小室以相鄰的2個極板為分界，包括正負雙極板、陽極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個部分。

 

 

堿性電解槽結構示意圖

 

1極板和極框

 

極板是堿性電解槽的支撐組件，其作用是支撐電極和隔膜以及導電。

 

國內極板材質一般采用鑄鐵金屬板、鎳板或不銹鋼金屬板，加工方式為：經機加工沖壓成乳突結構，和極框焊接后鍍鎳而成。其中，鎳是非消耗性電極，在堿液里不易被腐蝕。乳突結構有支撐電極和隔膜的作用，電解液可以在乳突與隔膜布形成的流道中流動，同時乳突還有輸電的作用。

 

極框上分布有氣道孔和液道孔，與主極板焊接的部分被稱為舌板，極框最外側為密封線區，其余為隔膜和密封墊的重合區。極框整個寬度為密封線寬度、流道區域寬度、隔膜和密封線重合區域寬度、舌板寬度。

 

2隔膜

 

堿性電解槽在電解過程中，陽極產生氧氣，陰極產生氫氣，隔膜的作用是防止氫氣和氧氣的混合。

 

適用于堿性電解槽的隔膜應具備以下要求：

 

保證氫氣和氧氣分子不能通過隔膜，但允許電解液離子通過；

 

能夠耐高濃度堿液的腐蝕；

 

具有較好的機械強度，能夠長時間承受電解液和生成氣體的沖擊，隔膜結構不被破壞；

 

為了降低電能損耗，隔膜必須要有較小的面電阻，因此隔膜孔隙率要盡可能高；

 

在電解溫度和堿液條件下隔膜能夠保持化學穩定；

 

原料易得、無毒、無污染，廢棄物易處理。

 

用于堿性電解槽的隔膜最早使用石棉隔膜，目前主流使用的是聚苯硫醚PPS隔膜，高性能隔膜采用的是PPS涂覆無基層的復合膜，另外科研院所研發的重點隔膜還有聚四氟乙烯樹脂改性石棉隔膜、聚醚醚酮纖維隔膜、聚砜纖維隔膜等。

 

3電極

 

堿性電解槽的電極，是電化學反應發生的場所，也是決定電解槽制氫效率的關鍵。目前國內大型堿性電解槽使用的電極，大多是鎳基的，如純鎳網、泡沫鎳或者以純鎳網或泡沫鎳為基底噴涂高活性催化劑。

 

 

堿性電解水制氫裝置工藝流程示意圖

 

二、堿性電解水制氫BOP輔助系統

 

堿性電解水制氫裝置BOP輔助系統包括8大系統：電源供應系統、控制系統、氣液分離系統、純化系統、堿液系統、補水系統、冷卻干燥系統及附屬系統。