水电解制氢PPT文档.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,湍流与燃烧,课程讲义,*,水电解制氢技术,动力机械及工程,水电解制氢,氢气作为环境友好的能量载体，,清洁、无污染、可再生,目前工业化制氢方法有许多种，包括,天然气蒸汽重整制氢,、,甲醇重整制氢,、,水煤气制氢,和技术最为成熟的,水电解制氢。,水电解制氢的原料水则取之不尽、用之不竭，作为能源使用后反应产物又是可重复利用的水，是最有发展前景的制氢方法。,直接利用火力发电资源作为水电解制氢的电能供给，在目前的制氢方法中水电解制氢,能耗是最高,的，但如果采用风能、太阳能、水力能所产生的电能来电解水，那,水电解制氢无疑是社会性、经济性最好的,。,水电解制氢,水电解制氢的,优点是,不使用化石燃料、产品纯度高、操作灵活、生产能力可调性大。,电解水的现象最早是在,1789,年被观测到，,1800,年,Nicholson,和,Carlisle,发展了这项技术，到,1902,年就已经有,400,多个工业电解槽。,1948,年,Zdansky,和,Lonza,建造了第一台增压式水电解槽。,对氢能源研究日益深入广泛的开展，电解水技术也得到了迅猛的发展。,水电解制氢,水电解制氢装置,碱性水电解,固体聚合物水电解,固体氧化物水电解,碱性水电解技术最古老、成熟，操作简单，在目前广泛使用。,SPE,水电解技术以其电流密度高、无腐蚀性电解液、安全、性能稳定及控制简单等优点。,固体氧化物电解槽从,1972,年开始发展起来目前还处于早期发展阶段。,碱性水电解,电解水反应在电解槽中进行，电解槽内充满电解质，用隔膜将电解槽分为阳极室和阴极室，各室内分别置有电极。,用加入电解质的水溶液作为电解液。当在一定电压下电流从电极间通过时，则在阴极上产生氢气，在阳极上产生氧气，从而达到水的电解。,电极选择材料,铂,系金属是作为电解水电极的最理想金属,，但,在实际中为了降低设备和生产成本,，常采用,制备简单、成本低同时又具有,良好的 电化学,性能和较好的耐蚀性的镍合金,电极。,碱性水电解,电解槽是整个系统的核心，结构分单极及双极两种。,单极式电解槽中电极是并联的,双极式电解槽中则是串联的,单极式电解槽示意图,双极式电解槽示意图,碱性水电解,双极式的电解槽结构紧凑，减小了因电解液的电阻而引起的损失，从而提高了电解槽的效率。,现在工业用电解槽多为双极式电解槽。为了进一步提高电解槽转换效率，需要尽可能地减小提供给电解槽的电压，增大通过电解槽的电流。,减小电压可以通过开发新的电极材料、隔膜材料及新的电解槽结构来实现。,碱性水电解,碱性水电解制氢流程,碱性水电解制氢装置,固体聚合物水电解,固体聚合物电解质，简称,SPE,SPE,是美国通用电气公司于,20,世纪,50,年代后期开始发展起来的。,70,年代初，开始将,SPE,应用于电解水制氢（氧）方面。,90,年代以后，随着各国对氢能的重视，这项技术得到进一步发展。,固体聚合物水电解,SPE,电解槽反应示意图,SPE,电解槽结构示意图,工作原理,SPE,水电解技术用一种特殊的,阳离子交换膜，起,到隔离气体及离子传导,的作用。,去离子水被供到膜电极上。,在阳极侧反应析出氧气、氢离子和电子，电子通过外电路传递到阴极，氢离子以水合的形式通过,SPE,膜到阴极。,在阴极，氢离子和电子重新结合成氢气，同时部分水也被带到阴极。,固体聚合物水电解,SPE,水电解制氢（氧）技术的核心是,SPE,电解槽，它由膜电极组件、双极板、密封垫片等组成。,SPE,水电解技术特点：,（,1,）具有高的电流密度高、装置安全可靠、维修量小、使用寿命长。,（,2,）电解质为非透气性隔膜，能承受较大的压差，从而简化了压差控制，启动和停机迅速。,（,3,）去离子水既是反应剂又是冷却剂，省去冷却系统，减少了装置的体积和重量。,固体氧化物水电解制氢（,SOEC,）,它是一种高效、低污染的能量转化装置，可以将电能和热能转化为化学能。,中间是致密的电解质层，两边为多孔氢电极和氧电极。电解质的主要作用是隔开氧气和氢气,并且传导氧离子或质子。,固体氧化物水电解制氢（,SOEC,）,固体氧化物水电解制氢（,SOEC,）,固体氧化物电解池在高温条件下操作，有望得到比常规电解方法,更高的能源转化效率,，而且产生的,污染很小,，但由于工作在高温下（,1000,），存在着材料和使用上的一些问题。,SOEC,的,能量来源,可以是,核能、各种可再生能源或其他高温热源。,随着研究的进一步深入，固体氧化物电解槽技术将成为制氢的主要技术。,谢谢,