离子交换膜水电解制氢
离子交换膜水电解制氢 AEM在某种程度上是PEM和传统的隔膜基碱液电解的混合。AEM电解槽原理,在阴极,水被还原产生氢气和OH–。OH–通过隔膜流向阳极,在阳极表面重新结合产生氧气。 研究表明,在85℃时,1.8V电压下的电流密度为2.7A/cm2。当以NiFe和PtRu/C为催化剂进行制氢反应时,电流密度显著下降至906mA/cm2。在不同温度下,分别用H2/NH3、NH3、H2、N2气体还原NiMo氧化物合成电解制氢催化剂。结果表明,H2/NH3还原的NiMo–NH3/H2催化剂性能最优,在1.57V,80℃时,电流密度高达1.0A/cm2,能量转化效率为75%。目前在中试线上扩大膜生产,下一步是验证系统的可靠性并提高电池规格,同时扩大生产。 目前,AEM电解槽面临的主要挑战是缺少高电导率和耐碱性的AEM,以及贵金属电催化剂增加了制造电解装置的成本。同时,CO2进入电解槽薄膜会降低膜电阻和电极电阻,从而降低电解性能。未来AEM电解槽发展的主要方向是:①发展具有高导电率、离子选择性、长期碱性稳定性的AEM。②克服贵金属催化剂成本高的问题,开发不含贵金属且高性能的催化剂。③目前AEM电解槽的目标成本是20美元/m2,需要通过廉价原材料和减少合成步骤降低合成成本,从而降低AEM电解槽整体成本。④降低电解槽内CO2含量,提高电解性能。 [...]