Функция диафрагменных материалов в производстве водорода электролизом воды

Функция диафрагменных материалов в производстве водорода электролизом воды

В соответствии с целями «углеродной нейтральности» и «углеродного пика» волна замены ископаемой энергии чистой энергией полностью началась. Водородная энергия, с ее высокой теплотворной способностью и низким уровнем загрязнения и выбросов парниковых газов, признана важнейшим путем к достижению углеродной нейтральности.

Согласно «Средне-и долгосрочному плану развития водородной промышленности (2021-2035 годы)», к 2025 году будут систематически проводиться пилотные демонстрации в области транспорта, промышленности, хранения энергии и производства электроэнергии, при этом производство водорода из возобновляемых источников энергии достигнет 100 000-200 000 тонн в год, утвердиться в качестве важного компонента нового потребления водородной энергии. К 2030 году Китай намерен постепенно разработать относительно всеобъемлющую систему производства и поставок экологически чистой энергии, которая будет способствовать достижению стратегической цели по достижению углеродного пика. Как указано в документе «Ключ к открытию новой эры зеленого водорода: дорожная карта развития Китая 2030 года «Возобновляемый водород 100», к 2030 году поставки возобновляемого водорода достигнут 7,7 миллиона тонн. Учитывая региональные экономические и промышленные характеристики, возобновляемый водород сначала будет широко применяться в таких секторах, как химическая промышленность, транспорт и сталь, которые имеют более высокую техническую зрелость и возможность применения.

В условиях продолжающегося экономического развития и роста населения ископаемые виды топлива, такие как нефть и уголь, из-за их невозобновляемого характера и ограниченных запасов представляют собой неминуемый риск серьезных энергетических кризисов. Следовательно, существует все более настоятельная необходимость продвижения чистых и возобновляемых новых источников энергии.

В настоящее время первичные методы производства водорода включают электролиз щелочной воды (ALK), электролиз протон-обменной мембраны (PEMD), высокотемпературный электролиз твердого оксида (SOEO) и электролиз твердого полимера анион-обменной мембраны (AEM).M).

Электролиз воды для производства водорода приобрел значительную популярность в последние годы. С одной стороны, это обеспечивает «нулевые выбросы углерода», что приводит к генерации действительно чистого «зеленого водорода». С другой стороны, электролиз воды может преобразовывать прерывистые и нестабильные возобновляемые источники энергии (такие как ветер, солнечная и ядерная энергия) в накопленную химическую энергию, тем самым облегчая использование возобновляемой электроэнергии. Этот процесс дает существенные экологические и экономические выгоды.

Электролиз щелочной воды в настоящее время является основным методом производства зеленого водорода в Китае. В щелочных электролизных ячейках диафрагма необходима для разделения катодного и анодного электродов; это предотвращает короткие замыкания, препятствуя проникновению H₂ (образующегося на катоде) и O₂ (образующегося на аноде) через диафрагму. В то же время диафрагма действует как канал для движения электролита, позволяя переносить OH-ионы от катода к аноду.

ФункцияМатериалы диафрагмы

Ионный транспорт: диафрагмы облегчают перенос ионов (таких как гидроксид или ионы водорода) в электролите.

Барьер безопасности для газов: диафрагмы предотвращают пересечение или проникновение водорода и кислорода между электродами.

Электрическая изоляция: диафрагмы предотвращают перенос электронов между двумя электродами (предотвращая электропроводность).

Электролиз воды представляет собой относительно удобный подход к производству водорода. Внутри электролитической ячейки, заполненной раствором электролита, применяется постоянный ток; следовательно, молекулы воды подвергаются электрохимическим реакциям на обоих электродах. На катоде молекулы воды уменьшаются для производства газообразного водорода вместе с ионами гидроксида. Эти ионы гидроксида проходят через физическую диафрагму, чтобы достичь анода, где кислород выделяется вместе с дополнительным образованием воды.

В этом контексте компания BoLian захватила «непредвиденный» рост водородной промышленности. С глубокими возможностями научного исследования, оно новаторски начало «материалы мембраны для продукции водопода», раскрывая новый след рынка в индустрии ткани фильтра. В 2024 году компания вновь будет сотрудничать с Даляньским политехническим университетом для совместного запуска исследовательского проекта по композитным мембранным материалам для производства водорода, включая модернизацию существующих мембран и разработку новых композитных мембран.

Проект также завершил экспериментальное тестирование exiИзделия из жгучей диафрагмы и могут производиться в больших масштабах. Новая композитная диафрагма также достигла прорыва на основе оригинального продукта.