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​水电解制氢(Water Electrolysis for Hydrogen Production)

发布时间:2021-09-23 06:52:01   阅读量:1467  
摘要:水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气。


水电解制氢


水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气。



化学反应


①碱性条件:

阴极:4H2O+4e-=2H2↑ +4OH-

阳极: 4OH--4e-=2H2O+O2↑

总反应式:2H2O=2H2↑+ O2↑

②酸性条件:

阳极:2H2O-4e-=O2↑ +4H+

阴极: 4H++4e-=2H2↑

反应遵循法拉第定律,气体产量与电流和通电时间成正比。



制作原理


在一些电解质水溶液中通入直流电时,分解出的物质与原来的电解质完全没有关系,被分解的是作为溶剂的水,原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 

在电解水时,由于纯水的电离度很小,导电能力低,属于典型的弱电解质,所以需要加入前述电解质,以增加溶液的导电能力,使水能够顺利地电解成为氢气和氧气 。 




制作过程


固体聚合物电解质

固体聚合物电解质,SPE电解水,最初用于向宇宙飞船或潜水艇供氧,或在实验室作为氢气发生器(可用于气体色谱)。核电大规模发展以后,人们利用SPE技术在用电低谷电解水产生氢,在供电高峰以SPE氢-氧燃料电池向外供电,使之成为能量贮存转换装置 。



电解纯水

通过直接电解纯水产生高纯氢气(不加碱),电解池只电解纯水即可产氢。通电后,电解池阴极产氢气,阳极产氧气,氢气进入氢/水分离器。氧气排入大气。氢/水分离器将氢气和水分离。氢气进入干燥器除湿后,经稳压阀、调节阀调整到额定压力(0.02~0.45Mpa可调)由出口输出。电解池的产氢压力由传感器控制在0.45Mpa左右,当压力达到设定值时,电解池电源供应切断;压力下降,低于设定值时电源恢复供电。






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