PEM 물 전기 분해 수소 생산 시스템 조성

PEM 물 전기 분해 수소 생산 시스템은 구성됩니다PEM 전해저및 보조 시스템 (BOP).

PEM 전해저PEM 물 전기 분해 수소 생산 장치의 핵심 부분입니다. 전해저의 가장 기본적인 성분 단위는 전해 세포입니다. 전력에 따라 PEM 전해저에는 수십 또는 수백 개의 전해 세포가 포함되어 있습니다. 각 전해 세포는 내부에서 외부로 5 개의 부품으로 구성됩니다.양성자 교환 막, 촉매,가스 확산층그리고바이폴라 플레이트.

PEM 전해저의 내부 구조의 개략도

1. 양성자 교환 막

양성자 교환 막은PEM 전해저. PEM 전해저에서, 양성자 교환 막은 양성자 교환을위한 채널로서 작용하고, 음극 및 양극에 의해 생성 된 수소 및 산소가 서로 접촉하는 것을 방지하기위한 장벽으로서 작용하고, 촉매 코팅을지지한다. 따라서, 양성자 교환 막은 매우 높은 양성자 전도도와 공기 압박감과 매우 낮은 전자 전도도를 가질 필요가있다.

동시에, 양성자 교환 막은 또한 우수한 화학적 안정성을 가져야하고 강한 산성 작업 환경을 견딜 수있다; 강한 친수성도 필수적이며, 이는 양성자 교환 막의 국소 수 부족을 방지하고 건식 연소를 피할 수 있습니다. 양성자 교환 막의 성능은 PEM 전해저의 작동 효율과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다.

양성자 교환 막의 처리는 여전히 어렵다. 연료 전지 (약 10 미크론의 두께)에 사용 된 양성자 교환 막과 비교하여, PEM 전해질에 사용되는 양성자 교환 막은 더 두껍고 (150-200 미크론), 처리 중 팽창 및 변형에 더 쉽다는 것이 더 높으며, 막의 팽창 속도가 더 높아서 처리가 더 어려워집니다.

2. 촉매

음극 및 양극 촉매는 PEM 전해저의 중요한 성분입니다. 음극 및 양극 촉매는 전기 화학 반응의 부위이기 때문에, 촉매는 PEM 전해저가 안정적으로 작동 할 수 있도록 우수한 내식성, 촉매 활성, 전자 전도도 및 다공성을 가질 필요가있다.

연료 전지와 비교하여, PEM 전해질은 촉매를 사용하여 귀금속 물질에 더 의존한다. PEM 전해질의 강력한 산성 작동 환경에서, 비 절제 금속 물질은 부식에 취약하며 양성자 교환 막에서 설 폰산 및 이온과 결합하여 양성자 교환 막의 작동 성능을 감소시킬 수있다. 일반적으로 사용되는 캐소드 촉매는 담체 물질로서 탄소를 갖는 백금-탄소 촉매이며, 이리 디움 산화물은 가장 널리 사용되는 양극 촉매이다.

3. 가스 확산층

전류 수집기로도 알려진 가스 확산 층은 양극과 양극성 플레이트 사이에 샌드위치 된 다공성 층이다. 가스 확산 층은 양극판과 촉매 층을 연결하는 브리지 역할을하며, 양극판과 촉매 층 사이의 가스 및 액체의 전달을 보장하고 효과적인 전자 전도를 제공한다.

양극에서, 액체 물은 가스 확산 층을 통해 촉매 층으로 수행되고 산소, 양성자 및 전자로 분해된다. 생성 된 산소는 가스 확산 층을 통해 바이폴라 플레이트로 다시 흐르고, 양성자는 양성자 교환 막을 통해 캐소드로 전도되고, 전자는 가스 확산 층을 통해 양극 바이폴라 플레이트로 전도 된 다음 외부 회로로 들어갑니다.

캐소드에서, 전자는 가스 확산 층을 통해 외부 회로로부터 캐소드 촉매층으로 들어가서 양성자와 반응하여 수소를 생성한다. 생성 된 수소는 가스 확산 층을 통해 양극 판으로 흐릅니다. 따라서, 가스 및 액체 수송 효율 및 전도도를 보장하기 위해, 가스 확산 층은 전자 전송 효율을 보장하기 위해 적절한 다공성과 우수한 전도도를 가져야한다.

4. 바이폴라 플레이트

바이폴라 플레이트는 막 전극 및 가스 확산 층의지지 성분 일뿐 만 아니라 가스 (수소 및 산소) 및 전도 전자를 수렴하기위한 중요한 채널이기도합니다. 양극과 음극의 양쪽에있는 바이폴라 플레이트는 각각 음극에 의해 생성 된 수소와 양극에 의해 생성 된 산소를 수렴하고이를 출력합니다.

따라서, 바이폴라 플레이트는 높은 기계적 안정성, 화학적 안정성 및 낮은 수소 투과성을 가질 필요가있다. 양극에서 생성 된 전자는 양극 바이폴라 플레이트를 통해 외부 회로로 들어간 다음 캐소드 바이폴라 플레이트를 통해 캐소드 촉매 층으로 들어갑니다. 따라서, 바이폴라 플레이트는 또한 높은 전도도를 가져야한다.

PEM 물 전기 분해 수소 생산 장치의 보조 시스템에는 전원 공급 장치 시스템, 수소 건조 및 정제 시스템, 탈 이온수 시스템 및 냉각 시스템의 4 가지 주요 시스템이 포함됩니다.