24小时全国免费咨询热线:13022086690
13902299924

广州私飞航空发展有限公司一家集产品研发、制造、销售于一体的高科技民营企业

当前位置氢气机_氢气发生器_富氢水杯_富氢水-广州私飞航空发展有限公司 > 新闻中心 > 新闻动态 >

氢气机_氢气发生器电解槽制氢原理

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2019-07-03 【

1、 使用碱性电解槽制氢

碱性电解槽是最常用、技术最成熟、也最经济的电解槽,并且易于操作,在目前广泛使用,但缺点是其效率最低。

碱性电解槽主要由电源、电解槽箱体、电解液、阴极、阳极和横隔膜组成。电解液都是氢氧化钾溶液(KOH),浓度为20%~30%;横隔膜主要由石棉组成,主要起分离气体的作用,而两个电极则主要由金属合金组成。

其工作的主要原理是:在阴极,水分子被分解为氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-),氢离子得到电子生成氢原子,并进一步生成氢分子(H2);氢氧根离子(OH-)则在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜,到达阳极,在阳极失去电子生成一个水分子和氧分子。

碱性电解槽制氢的特点是:氢氧根离子(OH-)在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜。

碱液电解制氢工作原理是传统隔膜碱液电解法。电解槽内的导电介质为氢氧化钾水溶液,两极室的分隔物为航天电解设备用优质隔膜,与端板合为一体的耐蚀、传质良好的格栅电极等组成电解槽。向两极施加直流电后,水分子在电解槽的两极立刻发生电化学反应,在阳极产生氧气,在阴极产生氢气。反应式如下:阳极: 2OH--2e → H2O+1/2O2↑ 阴 极: 2H2O +2e →2OH- +H2↑ 总反应式: 2H2O → 2 H2↑ +O2↑ 本仪器对压控、过压保护、流量显示、流量追踪等均实行自动控制;使输出氢气能在恒压下,根据气相色谱仪用氢气量,实现全自动调节(在产气量范围内)。

思考:碱性电解制氢应用于制氢的有点和缺点

2、 聚合物薄膜电解槽制氢

聚合物薄膜电解槽制氢(PEM),一些地方也称之为固体聚合物电解质(SPE)水电解制氢。该种原理不需电解液,只需纯水,比碱性电解槽安全,电解槽的效率可以达到85%或以上,但由于在电极处使用铂等贵重金属,薄膜材料也是昂贵的材料,故PEM电解槽目前还难以投人大规模的使用。

其工作的主要原理是:去离子水被供到膜一电极组件上,在阳极侧反应析出氧气、氢离子和电子;电子通过电路传递到阴极,氢离子以水合的形式(H+•XH20)通过离子交换膜到阴极;在阴极,氢离子和电子重新结合形成氢气,同时,部分水也带到了阴极。

聚合物薄膜电解槽制氢的特点是:氢离子(H+)在阴、阳极之间的电场力作用下穿过离子交换膜。

左侧为吸氢机核心配件,右侧为质子膜燃料电池原理示意图

 

上图:左侧为吸氢机核心配件,右侧为质子膜燃料电池原理示意图

纯水电解制氢是把满足要求的电解水(电阻率大于1MΩ/cm,电子或分析行业用的去离子水或二次蒸馏水皆可)送入电解槽阳极室,通电后水便立刻在阳极分解:2H2O=4H++ 2O-2,分解成的负氧离子(O-2),随即在阳极放出电子,形成氧气(O2),从阳极室排出,携带部份水进入水槽,水可循环使用,氧气从水槽上盖小孔放入大气。氢质子以水合离子(H+•XH2O)的形式,在电场力的作用下,通过SPE离子膜,到达阴极吸收电子形成氢气,从阴极室排出后,进入气水分离器,在此除去从电解槽携带出的大部分水份,含微量水份的氢气再经干燥器吸湿后,纯度便达到99.999%以上。实际上用于吸氢机是不需要水份干燥的。

纯水电解制氢示意图

上述动图:纯水电解制氢示意图

之前也提到过采用质子膜制氢原理的富氢水杯,可以杜绝余氯和臭氧,因为能够做到把氢气和氧气(还有微量的臭氧)分离,只把纯氢通到水中制成氢水。