Analiza katalizatorja za PEM Electrolizer

1. Uvod v Elektrolizo vode PEM za proizvodnjo vodika

PEM Electroliyzerza proizvodnjo vodika, znano tudi kotProton Exchange MembranaVodna elektroliza za proizvodnjo vodika se nanaša na proces proizvodnje vodika, ki uporablja membrano protonske izmenjave kot trden elektrolit in uporablja čisto vodo kot surovino za elektrolizo vode za proizvodnjo vodika.

V primerjavi s tehnologijo proizvodnje vodika z alkalno vodno elektrolizo ima tehnologija proizvodnje vodika PEM Water elektrolize prednosti velike gostote toka, čistosti vodika in hitrosti odziva. Tehnologija proizvodnje vodika Pem Water Elektroliza ima večjo delovno učinkovitost.

Vendar odPEM elektrolizatorjiPotrebna je delovati v zelo kislem in zelo oksidacijskem delovnem okolju, oprema je bolj odvisna od dragih kovinskih materialov, kot so Iridium, Platinum, Titanium itd., kar ima za posledico visoke stroške.

PEM Electroliyzer

2. Načelo proizvodnje vodne elektrolize vodika

Proizvodnja vodika PEM je v glavnem razdeljena na naslednje štiri korake.

1. vodna elektroliza in evolucija kisika

Voda (2H2O) je podvržena reakciji hidrolize na pozitivni elektrodi in se razdeli na protone (4H+), elektrone (4E-) in plinastega kisika (O2) pod delovanjem električnega polja in katalizatorja, kot je prikazano v enačbi (1).

2H2O = 4H ++ 4E-+O2 (1)

2. Protonska izmenjava

4H+ prehaja skozi trdne PEM, ki vsebuje funkcionalne skupine sulfonske kisline in doseže negativno elektrodo pod delovanjem električnega polja.

3. Elektronska prevodnost

4E-elektroni prehajajo od pozitivne elektrode do negativne elektrode skozi zunanje vezje.

4. Evolucija vodikovega plina

4H+, ki doseže negativno elektrodo, dobi 4E-, da ustvari 2H2, kot je prikazano v enačbi (2).

4H ++ 4E- = 2H2 (2)

3. Katalizator za proizvodnjo vodika Pem Water Elektroliza

Skupni komercialni produkt membrane protonske izmenjave je perfluorosulfonske kisline polimerne membrane. Zato je delovno okolje membranske elektrode proizvodnje PEM vodika zelo kislo. Materiali vsake komponente morajo upoštevati korozijsko odpornost in katalizator ni izjema. Na splošno so dragocene kovine, kot so platina, iridij, rutenij itd.

Katalizatorji katode in anoda PEM elektrolizatorja za proizvodnjo vodika so različni. Katoda jeKatalizator iz platine ogljika, in anoda je na splošno katalizator, ki temelji na iridiju, kot sta iridijev dioksid in iridium črna. Zmogljivost nizke obremenitve je ena izmed prihodnjih smeri tehnološkega razvoja. Poleg tega so v industriji tudi vroče teme v industriji katalitične strukture in recikliranje dragocenih kovin.

1. Katodni vodik Evolucija: Katalizator iz platine ogljika

Kot dober katalizator lahko PT adsorbira molekule vodika in spodbuja disociacijo in je trenutno prva izbira za komercialno uporabo. Katalizator platine na ogljiku, imenovanPt/c, znan tudi kot katalizator platine na ogljiku, se nanaša na nosilca katalizatorja, ki nalaga platino na aktivirani ogljik in je ena od podkategorij dragih kovinskih katalizatorjev. Nalaganje PT je običajno 0,4-0,6 mg/cm2.

Metoda zmanjševanja kemikalij je trenutno najpogosteje uporabljena metoda proizvodnje proizvodnje ogljikovega katalizatorja platine. Nanaša se na metodo, ki uporablja aktivirano ogljik, destilirano vodo, raztopino heksakloroplatinske kisline itd. Kot surovine in proizvaja platinasti ogljični katalizator z mešanjem in raztapljanjem, ultrazvočno vibracijo, obdelavo s kemičnim zmanjšanjem in drugimi koraki.

2. Anodni kisik Evolucija: katalizator na osnovi Iridium

Ker je anodna stran okolje z visokim kisikom, lahko anodni elektrokemični katalizator izbere le nekaj dragocenih kovinskih elementov in njihovih oksidov, kot so IR, Ru, ki so zelo odporni na oksidacijo in korozijo.

Ruo2 in Iro2 imata najboljšo katalitično aktivnost za elektrokemične reakcije evolucije kisika, Iro2 pa ima boljšo stabilnost, zato je Iro2 glavni material katalizatorja evolucije kisika.

Pripravljalne metode iridijevega oksida vključujejo predvsem metodo toplotne oksidacije, metodo kemijske padavine, metodo taljenja Adams (ADMAS), metodo sol-gela itd. Na primer, metoda kemijskih padavin običajno doda alkali (na primer natrijev hidroksid) v vodno raztopino Iridijevega voda, hidroksid (H2O) 3 ali Iroxid, hidroksid (H2O) 3 ali Iroxid, hidroksid (H2O) 3 ali Iroxid, hidroksid (H2O) 3 ali OH), hidroksid (H2O) 3 Or (OH) 3 Or (OH) 3 Or (OH) Padavine dobimo, nato pa se izvede kalcinacija za pridobitev iridijevega oksida.