純水氫氣發(fā)生器制氫的2種方式 純水氫氣發(fā)生器從原理上來(lái)講屬于電解制氫,具體的區別在于核心部件電解槽的類(lèi)型,即堿性電解槽、基于離子交換技術(shù)的聚合物薄膜電解槽和固體氧化物電解槽。
以下將介紹在實(shí)驗室中純水氫氣發(fā)生器使用的堿性電解槽制氫和聚合物薄膜電解槽制氫。
1.使用堿性電解槽制氫
堿性電解槽是常用、技術(shù)成熟、也經(jīng)濟的電解槽,并且易于操作,在目前廣泛使用,但缺點(diǎn)是其效率低。
堿性電解槽主要由電源、電解槽箱體、電解液、陰極、陽(yáng)極和橫隔膜組成。電解液都是氫氧化鉀溶液(KOH),濃度為20%~30%;橫隔膜主要由石棉組成,主要起分離氣體的作用,而兩個(gè) 電極則主要由金屬合金組成。
純水氫氣發(fā)生器堿性電解槽制氫其工作的主要原理是:在陰極,水分子被分解為氫離子(H+)和氫氧根離子(OH-),氫離子得到電子生成氫原子,并進(jìn)一步生成氫分子(H2);氫氧根離子( OH-)則在陰、陽(yáng)極之間的電場(chǎng)力作用下穿過(guò)多孔的橫隔膜,到達陽(yáng)極,在陽(yáng)極失去電子生成一個(gè)水分子和氧分子。
堿性電解槽制氫的特點(diǎn)是:氫氧根離子(OH-)在陰、陽(yáng)極之間的電場(chǎng)力作用下穿過(guò)多孔的橫隔膜。
2.聚合物薄膜電解槽制氫
聚合物薄膜電解槽制氫(PEM),一些地方也稱(chēng)之為固體聚合物電解質(zhì)(SPE)水電解制氫。該種原理不需電解液,只需純水,比堿性電解槽安全,電解槽的效率可以達到85%或以上,但 由于在電極處使用鉑等貴重金屬,薄膜材料也是昂貴的材料,故PEM電解槽目前還難以投人大規模的使用。
其工作的主要原理是:去離子水被供到膜一電極組件上,在陽(yáng)極側反應析出氧氣、氫離子和電子;純水氫氣發(fā)生器電子通過(guò)電路傳遞到陰極,氫離子以水合的形式(H+·XH20)通過(guò)離子交換膜到陰極;在 陰極,氫離子和電子重新結合形成氫氣,同時(shí),部分水也帶到了陰極。
聚合物薄膜電解槽制氫的特點(diǎn)是:氫離子(H+)在陰、陽(yáng)極之間的電場(chǎng)力作用下穿過(guò)離子交換膜。