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          SPE電解水制氫技術的優缺點
          來源:氫產業網 發表時間:2016-4-21 15:34:08 閱讀:77064

          1、SPE電解水技術的主要優點

          SPE電解水制氫與傳統的堿性電解水制氫相比的主要優點是 :

          (1)在給定電流密度下效率高(可達90%),因而能耗小、成本低。

          (2)較高的電流密度。電流密度最高可達3A/cm2,小室電壓2.0V。一般電流密度為1A/cm2,小室電壓為1.9-2.0V,比目前國內的堿性電解槽(一般電流密度為0.2A/cm2,小室電壓為1.9—2.0v)高 5倍。因而在相同產氣量下,體積小、重量輕。

          (3)由于電解質是鏈式聚合物、性能穩定,無腐蝕性液體存在,因而安全可靠、維修量小、使用壽命長。據報道,英皇家海軍用的SPE電解槽已累計運行了15萬小時,也有報道稱SPE電解槽的使用壽命在20年以上。

          (4)電解質為非透氣性隔膜 ,能承受較大的壓差,從而簡化了壓差控制,啟動和停機迅速。眾所周知,由于石棉布為透氣性隔膜,堿性電解槽有非常嚴格的壓差控制系統,以保證操作安全。而SPE電解槽由于采用固體聚合物電解質,只對氫離子有單向導通作用,從根本上避免了氫氧通過隔膜混合,安全性好、氣體純度高(氫氣純度>99.99%,氧氣純度>99.99%)。

          電解質薄,縮小了電極間隔,不僅降低了電壓和減少了電阻,而且使裝置結構緊湊,通常用的膜厚度在0.05-0.25mm之間,即使添加了催化物,其厚度也小于1.0mm。

          (5)去離子水既是反應劑又是冷卻劑,省去了冷卻系統,減少了裝置的體積和重量。

          (6)由于沒有游離堿液體存在,減少了對設備的腐蝕,產氣純度高,不含堿霧,經過簡單分離后,可直接應用。

          總之,SPE電解水制氫與傳統的堿性電解水制氫相比具有效率高、能耗低、電解質穩定、安全可靠以及裝置體積小、重量輕、壽命長等優點。
          2、SPE電解水技術的主要缺點

          (1)膜的價格昂貴。目前,固體聚合物電解質膜只有少數幾家國外公司能生產(道氏公司、杜邦公司、旭硝子和旭化成公司)。在20世紀80年代末,我國上海有機所、海軍工程大學等單位曾進行了開發研究,但至今未能達到實用階段。

          (2)膜電極組件及集電器的制作成本高。

          (3)膜電極組件及集電器上的催化物質(鉑系金屬)的毒化敏感性高,易被其它一些金屬離子(如從鋼材中溶解下來的銅、鉛、鎳等離子)毒化,降低活性?紤]到這些離子對SPE槽性能的影響,可在裝置中添加在線去離子器凈水裝置。

          總之,SPE電解槽造價高是制約其在工業化大規模應用的關鍵因素。目前國外研究也正朝著采用低貴金屬負載量或非貴金屬作為催化劑的方向發展,以求降低成本,達到工業上大規模應用的目的。

              SPE電解水技術的發展不僅為宇航、軍事等專用方面提供了一代新的電解水制氧系統 ,而且為使電解水制氫成為一種“干凈”的有競爭能力的新能源展示出了廣闊的發展,SPE 制氫設備完全有可能用在目前正在高速發展的燃料電池汽車上。

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