干阴极碱性阴离子交换膜电解池的结构设计与优化
干阴极碱性阴离子交换膜电解池的结构设计与优化 尽管碱性阴离子交换膜电解技术(AEMWE)近年来发展迅速,但在电解池核心结构设计与操作参数匹配方面,尤其是干阴极这一特殊配置的研发中,仍缺乏系统认知与统一标准。电解池的结构性能直接决定了电解效率与长期稳定性,其核心组成包括双极板(BPP)、多孔传输层(PTL)的材料选型及电极体系的合理构建,这些组件的协同作用共同保障电解过程的高效进行。 一、双极板(BPP)的设计与材料选择 双极板作为电解池的关键承载部件,承担着电流均匀传导、反应物与产物的流体分配、电堆结构支撑等多重功能,其成本占比可达电堆总成本的40%,是控制设备经济性的核心环节。在碱性电解环境下,双极板的材料选择需同时满足导电性、耐腐蚀性与结构稳定性的要求,不同电极侧的工况差异进一步增加了选型难度。 阴极侧由于处于相对温和的还原环境,石墨材料因优异的化学稳定性与导电性成为传统选择。而阳极侧因面临氧化腐蚀风险,常采用钛(Ti)等耐蚀金属。除上述材料外,不锈钢(SS)、镍(Ni)等金属也被尝试用于双极板制造,这类材料的突出优势在于成本较低且机械加工性能优异,有助于降低规模化应用的门槛。但需警惕的是,金属材料在碱性电解长期运行中易发生表面钝化或腐蚀剥落,不仅会导致接触电阻升高,腐蚀产物还可能污染电极与膜组件,最终损害系统整体效能,因此材料表面改性或涂层保护技术的配套应用至关重要。 [...]


