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SPE电解水制氢技术的优缺点
来源:氢分子产业网 发表时间:2016-4-21 15:34:08 阅读:40176

1、SPE电解水技术的主要优点

SPE电解水制氢与传统的碱性电解水制氢相比的主要优点是 :

(1)在给定电流密度下效率高(可达90%),因而能耗小、成本低。

(2)较高的电流密度。电流密度最高可达3A/cm2,小室电压2.0V。一般电流密度为1A/cm2,小室电压为1.9-2.0V,比目前国内的碱性电解槽(一般电流密度为0.2A/cm2,小室电压为1.9—2.0v)高 5倍。因而在相同产气量下,体积小、重量轻。

(3)由于电解质是链式聚合物、性能稳定,无腐蚀性液体存在,因而安全可靠、维修量小、使用寿命长。据报道,英皇家海军用的SPE电解槽已累计运行了15万小时,也有报道称SPE电解槽的使用寿命在20年以上。

(4)电解质为非透气性隔膜 ,能承受较大的压差,从而简化了压差控制,启动和停机迅速。众所周知,由于石棉布为透气性隔膜,碱性电解槽有非常严格的压差控制系统,以保证操作安全。而SPE电解槽由于采用固体聚合物电解质,只对氢离子有单向导通作用,从根本上避免了氢氧通过隔膜混合,安全性好、气体纯度高(氢气纯度>99.99%,氧气纯度>99.99%)。

电解质薄,缩小了电极间隔,不仅降低了电压和减少了电阻,而且使装置结构紧凑,通常用的膜厚度在0.05-0.25mm之间,即使添加了催化物,其厚度也小于1.0mm。

(5)去离子水既是反应剂又是冷却剂,省去了冷却系统,减少了装置的体积和重量。

(6)由于没有游离碱液体存在,减少了对设备的腐蚀,产气纯度高,不含碱雾,经过简单分离后,可直接应用。

总之,SPE电解水制氢与传统的碱性电解水制氢相比具有效率高、能耗低、电解质稳定、安全可靠以及装置体积小、重量轻、寿命长等优点。
2、SPE电解水技术的主要缺点

(1)膜的价格昂贵。目前,固体聚合物电解质膜只有少数几家国外公司能生产(道氏公司、杜邦公司、旭硝子和旭化成公司)。在20世纪80年代末,我国上海有机所、海军工程大学等单位曾进行了开发研究,但至今未能达到实用阶段。

(2)膜电极组件及集电器的制作成本高。

(3)膜电极组件及集电器上的催化物质(铂系金属)的毒化敏感性高,易被其它一些金属离子(如从钢材中溶解下来的铜、铅、镍等离子)毒化,降低活性。考虑到这些离子对SPE槽性能的影响,可在装置中添加在线去离子器净水装置。

总之,SPE电解槽造价高是制约其在工业化大规模应用的关键因素。目前国外研究也正朝着采用低贵金属负载量或非贵金属作为催化剂的方向发展,以求降低成本,达到工业上大规模应用的目的。

    SPE电解水技术的发展不仅为宇航、军事等专用方面提供了一代新的电解水制氧系统 ,而且为使电解水制氢成为一种“干净”的有竞争能力的新能源展示出了广阔的发展,SPE 制氢设备完全有可能用在目前正在高速发展的燃料电池汽车上。

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