Electrozi pentru electroliza apei alcaline Electrolizoare de producere a hidrogenului - principii, materiale si structuri

Electrozi pentru electroliza apei alcaline Electrolizoare de producere a hidrogenului - principii, materiale si structuri

1. Principiul de acțiune al electrodului

În primul rând, rolul electrocatalizatorului în electrolizor de producere a hidrogenului este crucială. Este locul unde are loc reacția electrochimică și factorul fundamental care determină eficiența producției de hidrogen a electrolizorului de producere a hidrogenului.

Teoretic, tensiunea electrolizei apei este de 1,23 V, iar tensiunea neutră termică este de 1,48 V. Cu toate acestea, în echipamentele reale la scară largă, tensiunea unei singure camere de electroliză atinge aproximativ 2 V. În condițiile funcționării cu densitate mare de curent ( curentul de funcționare al electrolizatorului industrial este de aproximativ 3000-4000A), polarizarea electrochimică a catodului și anodului reprezintă o mare parte.

2. Materialele electrozilor și structura
În prezent, există multe tipuri de catalizatori pentru electroliza apei alcaline din perspectiva cercetării științifice, inclusiv catalizatori pe bază de metale prețioase (Pt, Pd, Au, Ag etc.), catalizatori pe bază de metale neprețioase (Fe, Co, Ni etc.). .), și catalizatori nemetalici (materiale de carbon etc.).

În prezent, majoritatea catalizatorilor utilizați în celulele electrolitice mari sunt pe bază de Ni, plasă de nichel pur sau spumă de nichel sau catalizatori pe bază de Ni foarte activi (nichel Raney, sulfură de nichel activată, aliaj NiMo sau NiAl activat etc.) pulverizați pe această bază.

Într-o cameră electrolitică există doi catalizatori, unul la catod și unul la anod, distribuiți pe ambele părți ale diafragmei și în contact direct cu diafragma. Forma este în general în concordanță cu forma celulei electrolitice (în general circulară), iar aria sa geometrică este egală cu aria efectivă a celulei electrolitice.

Plasa de Ni este, în general, făcută din plasă de sârmă Ni de 40-60 ochiuri tăiate într-un cerc, iar diametrul firului de Ni este de aproximativ 200um. Deși structura plasei de sârmă de Ni este simplă, suprafața sa este mult mai mare decât cea a plăcii de Ni. Când se aplică aceeași tensiune de celulă, există mai multe locuri pentru reacția electrochimică, care pot genera un curent mai mare.

Odată cu dezvoltarea continuă a producerea de hidrogen de energie regenerabilă industrie, cerințele pentru echipamentele electrolizoare pe scară largă sunt din ce în ce mai mari. Simpla suprapunere a celulelor va face ca lungimea electrolizorului să fie prea mare, ceea ce nu este propice pentru asamblarea și instalarea electrolizatorului. Există, de asemenea, multe probleme, cum ar fi scufundarea în mijlocul electrolizatorului.

Prin urmare, este o cale fezabilă pentru a îmbunătăți densitatea curentului prin optimizarea catalizatorului. Conform legii lui Faraday, masa substanței care suferă modificări chimice pe interfața electrodului este proporțională cu cantitatea de electricitate transmisă. Cheia pentru creșterea densității curentului este creșterea vitezei de reacție electrochimică pe suprafața catalizatorului sub o anumită celulă. tensiune, care depinde de două aspecte ale caracteristicilor catalizatorului, și anume numărul de situsuri catalitice și activitatea intrinsecă a situsurilor catalitice.