Електроди за електролиза на алкална вода Електролизатори за производство на водород - принципи, материали и структури

Електроди за електролиза на алкална вода Електролизатори за производство на водород - принципи, материали и структури

1. Принцип на действие на електрода

На първо място, ролята на електрокатализатора в електролизатор за производство на водород е от решаващо значение. Това е мястото, където протича електрохимичната реакция и основният фактор, който определя ефективността на производството на водород на електролизера за производство на водород.

Теоретично, напрежението на електролизата на водата е 1,23 V, а термичното неутрално напрежение е 1,48 V. Въпреки това, в действително широкомащабно оборудване, напрежението на единична електролизна камера достига около 2 V. При условие на работа с висока плътност на тока ( работен ток на промишлен електролизатор е около 3000-4000A), електрохимичната поляризация на катода и анода представлява голяма част.

2. Електродни материали и структура
Понастоящем има много видове катализатори за електролиза на алкална вода от гледна точка на научните изследвания, включително катализатори на основата на благородни метали (Pt, Pd, Au, Ag и др.), катализатори на основата на неблагородни метали (Fe, Co, Ni и др. .) и катализатори на неметална основа (въглеродни материали и др.).

Понастоящем повечето катализатори, използвани в големи електролитни клетки, са базирани на Ni, мрежа от чист никел или никелова пяна или високоактивни катализатори на база Ni (никел на Реней, активиран никелов сулфид, NiMo сплав или активиран NiAl и др.), напръскани на тази основа.

Има два катализатора в електролитна камера, един на катода и един на анода, разпределени от двете страни на диафрагмата и в пряк контакт с диафрагмата. Формата обикновено съответства на формата на електролитната клетка (обикновено кръгла), а нейната геометрична площ е равна на ефективната площ на електролитната клетка.

Ni мрежата обикновено е направена от 40-60 меша Ni телена мрежа, нарязана на кръг, а диаметърът на Ni телта е около 200 um. Въпреки че структурата на Ni телената мрежа е проста, нейната повърхност е много по-голяма от тази на Ni плочата. Когато се приложи същото напрежение на клетката, има повече места за електрохимична реакция, която може да генерира по-голям ток.

С непрекъснатото развитие на производство на водород от възобновяема енергия промишлеността, изискванията за широкомащабно електролизно оборудване стават все по-високи. Простото наслагване на клетки ще доведе до твърде голяма дължина на електролизера, което не е благоприятно за сглобяването и инсталирането на електролизера. Има и много проблеми като потъване в средата на електролизера.

Следователно е възможно да се подобри плътността на тока чрез оптимизиране на катализатора. Съгласно закона на Фарадей, масата на веществото, което претърпява химични промени на повърхността на електрода, е пропорционална на количеството електричество, преминало вътре. Ключът към увеличаване на плътността на тока е да се увеличи скоростта на електрохимичната реакция на повърхността на катализатора под дадена клетка напрежение, което зависи от два аспекта на характеристиките на катализатора, а именно броя на каталитичните места и присъщата активност на каталитичните места.