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堿性水電解是一種常見的制氫方法,它通過電解水來生成氫氣和氧氣。在這個過程中,隔膜的作用至關重要,因為它不僅分隔了電池的正負極,防止短路,還避免了兩極氣體產物的混合,并且提供了高離子導率以便氫氧根離子從陰極傳遞至陽極。然而,隔膜的性能隨著時間的推移而發生了顯著的變化和進步。
圖:碳能科技
在初期,石棉隔膜是主要選擇,因其良好的隔氣性能,但石棉的缺點也很明顯:易分解、污染電解液、電阻高、能耗大,以及其致癌性,這些缺點導致了它的淘汰。隨后,PPS隔膜作為第二代隔膜被開發出來,盡管其隔氣性較差,但耐高溫、對濃堿穩定,電阻中等。PPS隔膜在亞洲國家得到了較廣泛的應用,但其能耗相對較高。
第三代復合隔膜的出現標志著隔膜技術的一個新時代。這種隔膜在隔氣性、耐高溫性、對濃堿的穩定性等方面都有出色的表現,最關鍵的是,它具有最低的電阻,因此在能耗上也是最低的,具有很高的性價比,因此在市場上占據了優勢地位。
市場對復合隔膜的需求集中在性能、安全和壽命這三個關鍵特性上。高效的離子傳導性、耐高溫、對堿的穩定性、低電阻和高性價比是其性能上的主要需求。同時,良好的機械強度、環保和長壽命也是市場關注的焦點。
圖:碳能科技
碳能科技自主研發的新型復合隔膜材料,由有機聚合物、陶瓷粉體及內襯支撐體組成,廣泛應用于堿性電解水制氫。可高效分離氫氣和氧氣,降低制氫能耗,為綠氫制備提供關鍵核心部件,實現國產代替。其電解性能達到國際領先水平,具有以下優點:
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永久親水性,電解液浸潤性強;
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納米微孔結構,孔隙率達60±10%;
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泡點壓力高,運行安全可靠;
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氣體純度高,氫氣純度大于99.9%;
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離子電阻低,面電阻≤0.3Ω·cm2;
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隔膜有效寬幅可達2.5米,可根據客戶需求定制尺寸;
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化學組成及機械性能穩定,使用壽命達7年以上。
圖:碳能科技
碳能復合隔膜的性能優勢明顯。使用這種隔膜的電解槽,直流能耗可降低8到10%,電流密度至少可提升30到40%,從而大幅提升制氫量。在電流密度提升30%的情況下,電解槽反應小室數量可以減少23%,這樣不僅減輕了設備的重量,還提高了整體的運行效率。隔氣性好和耐偏壓性能強的特點,保障了安全穩定的運行。
圖:碳能科技
綜上所述,隔膜作為堿性水電解制氫過程中的關鍵組件,其性能的優化直接影響到電解槽的電耗和氫氣的純度。隨著碳能科技等企業的不斷研發和創新,復合隔膜的性能得到了極大的提升,為堿性水電解制氫提供了更高效、更經濟、更安全的技術選擇。隨著復合隔膜技術的不斷成熟和應用,未來制氫產業的發展將更加光明。
圖:碳能科技
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活動推薦:【邀請函】第二屆電解水制氫產業論壇(2024年7月19日 蘇州)
會議議程
7月18日(周四):14:00-18:00簽到
7月19日(周五):7:30-8:50簽到;8:50-18:00會議;18:00-19:30晚宴
議題方向
序號 |
議題方向 |
1 |
2024電解水制氫技術應用現狀與未來趨勢 |
2 |
高性能堿性制氫電解槽的開發與應用 |
3 |
PEM制氫電解槽降低成本的方法分析與實踐 |
4 |
SOEC電解槽應用場景分析 |
5 |
AEM電解槽關鍵技術與部件突破 |
6 |
電解槽輕量化發展趨勢與塑料極框的應用挑戰 |
7 |
制氫復合隔膜存在不足與解決方案 |
8 |
制氫電解槽生產與自動化組裝線 |
9 |
質子交換膜在制氫領域的應用 |
10 |
極板鍍鎳工藝解析 |
11 |
PPS布織造工藝與應用 |
12 |
蝕刻雙極板在PEM制氫設備上的應用 |
13 |
制氫效率提升與催化劑的開發應用 |
14 |
氫氣純化技術及裝置在制氫系統上的應用 |
15 |
熱噴涂工藝在制氫電極上的應用 |
16 |
制氫電源分析與選型應用 |
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原文始發于微信公眾號(艾邦氫科技網):隔膜技術在堿性水電解制氫中的進步與應用