淺述堿性電解水核心改善方向

在電解系統(tǒng)層面，主要有兩種策略來實(shí)現(xiàn)更低的成本：

●電堆設(shè)計和電堆組成：包括使用不那么緊缺的材料，重新設(shè)計電堆以實(shí)現(xiàn)更高的效率(即制取氫氣時更低的電力成本)，更高的耐用性(更長的使用壽命來攤提的設(shè)備投資成本)和增加電流密度(更高的生產(chǎn)率，即每單位投資能產(chǎn)出更多的氫氣)。

●增加模塊尺寸：這可以為工廠BOP組件帶來規(guī)模經(jīng)濟(jì)。該策略應(yīng)考慮在小模塊尺寸與大模塊尺寸之間進(jìn)行權(quán)衡，前者（小模塊兒尺寸）可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制造、標(biāo)準(zhǔn)化和復(fù)制；后者（大模塊兒尺寸）以更少的部署單元和更少的部署知識(經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)）為代價，BOP易實(shí)現(xiàn)更大的成本降低。

關(guān)于堿性電解槽的電堆，重點(diǎn)關(guān)注的是電極和隔膜。雙極板和PTL（多孔傳輸層）的優(yōu)先級較低，因?yàn)樗鼈兪腔谕坑墟嚨牟讳P鋼板，這已經(jīng)是重要的，且具有成本效益的組件了。將PTL集成到電極和隔膜中的策略對于降低成本也至關(guān)重要，如下所述:

1）增加電流密度：電堆的電流密度可以從0.5 A/cm2增加到更先進(jìn)的2-3 A/cm2。然而，這種電流密度的增加不能以降低效率為代價。

2）減少隔膜厚度：這可以提高效率，減少電力消耗。隔膜越薄，從陰極到陽極輸送OH的阻力就越低。然而，最終，這是以更高的氣體滲透率為代價的，這導(dǎo)致了更大的安全問題。另一個缺點(diǎn)是耐久性較低，因?yàn)樵诟裟ど闲纬舍樋椎目赡苄暂^高，而且機(jī)械穩(wěn)健性較差。總體而言，隔膜厚度應(yīng)達(dá)到接近PEM和AEM的值（現(xiàn)狀大約在100μm左右，未來會更低）。

目前用于PEM的膜尺寸約為125-175微米(μm)，有可能減小到20 μm或更低。低于這一點(diǎn)(對于PEM)，效率效益有限。對于堿性電解槽，電流隔膜厚度約為500 μm左右。將其減小到50 μm將有助于在1 A/cm2時將效率從53%提高到75%(見下圖)。

3）將催化劑成分和電極結(jié)構(gòu)重新設(shè)計為具有高比表面積的電極：盡管使用廉價且廣泛使用的鎳基催化劑作為電極，但堿性電解槽傳統(tǒng)上在擺脫基礎(chǔ)的或陳舊的電極設(shè)計并實(shí)現(xiàn)更高的析氫和析氧反應(yīng)效率方面遇到了許多挑戰(zhàn)。與其他技術(shù)的效率差異很小，更好的設(shè)計可實(shí)現(xiàn)更高的效率。

文章來源：氫眼所見

注：已獲得轉(zhuǎn)載權(quán)