PEM electrolyzer үшін катализаторды талдау

1. Сутегі өндірісі үшін PEM су электролизіне кіріспе

PEM electrolyzerсутегі өндірісі үшін де белгіліПротонмен алмасу мембранасыСутегі өндірісіне арналған су электролизі, «Протонмен алмасу» мембранасын қатты электролит ретінде пайдаланатын және суды судың электролизі ретінде пайдаланатын сутегі өндірісінің процесін білдіреді.

Салли су электролизімен салыстырғанда сутегі сутектерінің технологиясымен салыстырғанда, сутекті сутектер электролизі сутегі өндіру технологиясы үлкен токтың тығыздығының, жоғары сутегі тазалықтың және тез жауап берудің артықшылықтарына ие. Су су электролизі сутегі өндіру технологиясы жоғары жұмыс тиімділігіне ие.

Алайда, содан беріPEM electrolyzersЖоғары қышқыл және жоғары тотықтырғыш жұмыс ортасында жұмыс істеу қажет, жабдық иридиум, платина, титан және т.б. сияқты қымбат металл материалдарға тәуелді.

PEM electrolyzer

2. Сут сутегі сутегі өндіріс қағидаты

Көбінесе сутегі өндірісі негізінен келесі төрт қадамға бөлінген.

1. Су электролизі және оттегі эволюциясы

Су (2H2O) оң электродтағы гидролиз реакциясынан өтіп, (1) теңдеуде көрсетілгендей, электр өрісі мен катализатордың әсерінен протон (4H +), электрондар (4e-) және газ тәрізді оттегі (O2) (1), (1).

2h2o = 4h ++ 4E- + O2 (1)

2. Протон биржасы

4H + құрамында сульфон қышқылының функционалды топтары бар қатты қопсытады және электр өрісінің әсерінен теріс электродқа жетеді.

3. Электрондық рәсімдеу

4E-electsons оң электродтан сыртқы тізбек арқылы теріс электродқа өтеді.

4. Сутегі газының эволюциясы

Теріс электродқа жеткен 4 сағат + 4e- теңдеулерде көрсетілгендей, (2) 2H2 құрайды.

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

3. Су суы сутектің сутейтін катализаторы

Протонмен алмасудың жалпы коммерциялық өнімі - бұл қышқылдың полимерлі мембраналары. Сондықтан, қопсытқыштың сутегі өндірісі мембраналық электродтың жұмыс ортасы жоғары қышқыл болып табылады. Әр компоненттің материалдары коррозияға төзімділікті ескеруі керек, ал катализатор да ерекшелік емес. Әдетте, платина, иридий, рутений және т.б. сияқты қымбат металдар, мысалы, қымбат металдар

Сутегі өндірісі үшін катод пен elecrolyzer-дің катализаторлары әртүрлі. Катод aПлатина көміртекті катализаторы, ал Анод, әдетте, иридиальды негізделетін катализатор, мысалы, иридий диоксиді және иридий қара. Жүктеме сыйымдылығы - болашақ технологиялық даму бағыттарының бірі. Сонымен қатар, каталитикалық құрылымды оңтайландыру және қалдықтар қымбат металдарды қайта өңдеу, сонымен қатар салада да ыстық тақырыптар болып табылады.

1. Катодты сутегі эволюциясы: платина көміртекті катализаторы

Жақсы катализатор ретінде PT сутегі молекулаларын адсорбациялауға және диссоциацияны насихаттай алады және қазіргі уақытта коммерциялық пайдалану үшін алғашқы таңдау болып табылады. Платинум-көміртекті катализатор, деп аталадыPt / c, сондай-ақ Платина-көміртегі-көміртегі катализаторы ретінде белгілі, платиналық платинаның активтендірілген көміртектеріне жүктелетін және қымбат металл катализаторлардың бір бөлігі болып табылады. PT жүктеу, әдетте, 0,4-0,6 мг / см2.

Химиялық азаюы әдісі қазіргі уақытта ең жиі қолданылатын платина көміртегі катализаторын өндіру әдісі болып табылады. Бұл активтендірілген көміртекті, дистилденген суды, гексахлороплатин қышқылының ерітіндісін және т.б. қолданатын әдісті, шикізат ретінде пайдаланады және араластыру және еріту, ультрадыбыстық діріл, химиялық азаюы және басқа қадамдар арқылы платина көміртегі катализаторын шығарады.

2. Оттегі эволюциясы: икемді катализатор

Анод тарапы жоғары оттегі ортасы болғандықтан, анод электрохимиялық катализаторы тек бірнеше қымбат металл элементтері мен олардың оксидтерін, мысалы, тотығу мен коррозияға төзімді.

RUO2 және IRO2 оттегінің эволюциясы үшін ең жақсы каталитикалық белсенділігі бар, ал IRO2 жақсырақ тұрақтылыққа ие, сондықтан IRO2 Oxygen Evolution катализаторының негізгі материалы болып табылады.

Иридий оксидін дайындау әдістеріне негізінен термиялық тотығу әдісі, химиялық жауын-шашын әдісі және т.б., әдетте, гель әдісі және реакциядан кейін, гидроксид (IR (OH) 3 (H2O) 3 немесе IROX) Жауын-шашын алынып, жауын-шашынды болады, Содан кейін емлену иридий оксидін алу үшін орындалады.