Analyse av katalysator for PEM Electrolyzer

1. Introduksjon til PEM -vannelektrolyse for hydrogenproduksjon

PEM Electrolyzerfor hydrogenproduksjon, også kjent somProtonutvekslingsmembranVannelektrolyse for hydrogenproduksjon, refererer til en hydrogenproduksjonsprosess som bruker en protonutvekslingsmembran som en fast elektrolytt og bruker rent vann som råstoff for elektrolyse av vann for å produsere hydrogen.

Sammenlignet med alkalisk vannelektrolysehydrogenproduksjonsteknologi, har PEM -vannelektrolysehydrogenproduksjonsteknologi fordelene med stor strømtetthet, høy hydrogenrenhet og rask responshastighet. PEM -vannelektrolyse Hydrogenproduksjonsteknologi har høyere arbeidseffektivitet.

Imidlertid sidenPEM ElectrolyzersTrenger å operere i et svært surt og sterkt oksidasjonsarbeidsmiljø, er utstyret mer avhengig av dyre metallmaterialer som iridium, platina, titan, etc., noe som resulterer i høye kostnader.

PEM Electrolyzer

2.Pem vannelektrolyse Hydrogenproduksjonsprinsipp

PEM -hydrogenproduksjon er hovedsakelig delt inn i de følgende fire trinnene.

1. Vannelektrolyse og oksygenutvikling

Vann (2H2O) gjennomgår en hydrolysereaksjon på den positive elektroden og deler seg inn i protoner (4H+), elektroner (4e-) og gassformig oksygen (O2) under virkningen av det elektriske feltet og katalysatoren, som vist i ligning (1).

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

2. Proton Exchange

4H+ passerer gjennom den faste PEM som inneholder sulfonsyrefunksjonelle grupper og når den negative elektroden under virkningen av det elektriske feltet.

3. Elektronisk ledning

4E-elektroner passerer fra den positive elektroden til den negative elektroden gjennom den eksterne kretsen.

4. Hydrogengassutvikling

4H+ som når den negative elektroden får 4e- til å generere 2H2, som vist i ligning (2).

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

3. PEM Vannelektrolyse Hydrogenproduksjonskatalysator

Det vanlige kommersielle produktet av protonutvekslingsmembran er perfluorosulfonsyrepolymermembraner. Derfor er arbeidsmiljøet til PEM -hydrogenproduksjonsmembranelektrode svært sur. Materialene til hver komponent må vurdere korrosjonsresistens, og katalysatoren er intet unntak. Generelt, edle metaller som platina, iridium, ruthenium, etc.

Katalysatorene til katoden og anoden til PEM -elektrolyzer for hydrogenproduksjon er forskjellige. Katoden er enPlatinum karbonkatalysator, og anoden er generelt en iridiumbasert katalysator som iridiumdioksid og iridium svart. Lav belastningskapasitet er en av fremtidige retninger for teknologiske utvikling. I tillegg er også katalytisk strukturoptimalisering og gjenvinning av edelt metall også varme temaer i bransjen.

1. Cathode Hydrogen Evolution: Platinum karbonkatalysator

Som en god katalysator kan PT adsorbere hydrogenmolekyler og fremme dissosiasjon, og er for tiden førstevalget for kommersiell bruk. Platinum-på-karbonkatalysator, referert til somPt/c, også kjent som Platinum-on-Carbon Catalyst, refererer til en bærerkatalysator som laster platina på aktivert karbon og er en av underkategoriene for edle metallkatalysatorer. PT-belastning er vanligvis 0,4-0,6 mg/cm2.

Den kjemiske reduksjonsmetoden er for tiden den mest brukte platina -karbonkatalysatorproduksjonsmetoden. Det refererer til en metode som bruker aktivert karbon, destillert vann, heksakloroplatinsyreoppløsning, etc. som råvarer, og produserer en platina karbonkatalysator gjennom blanding og oppløsning, ultralydvibrasjon, kjemisk reduksjonsbehandling og andre trinn.

2. Anode oksygenutvikling: Iridiumbasert katalysator

Siden anodesiden er et miljø med høyt oksygen, kan den anode elektrokjemiske katalysatoren bare velge noen få edle metallelementer og deres oksider som IR, RU, som er svært motstandsdyktige mot oksidasjon og korrosjon.

RUO2 og IRO2 har den beste katalytiske aktiviteten for oksygenutvikling elektrokjemiske reaksjoner, og IRO2 har bedre stabilitet, så IRO2 er hovedmaterialet i oksygenutviklingskatalysator.

The preparation methods of iridium oxide mainly include thermal oxidation method, chemical precipitation method, Adams (Admas) melting method, sol-gel method, etc. For example, the chemical precipitation method usually adds an alkali (such as sodium hydroxide) to an iridium aqueous solution, and after the reaction, a hydroxide (Ir(OH)3(H2O)3 or IrOx·nH2O) Nedbør oppnås, og deretter utføres kalsinering for å oppnå iridiumoksid.