AEM 물 전기 분해 수소 생산 시스템의 주요 재료 및 기술 상태

AEM은 고체 중합체 음이온 교환 막 전기 분해의 약어이다.AEM 물 전기 분해기술은 비용 절감을위한 거대한 여지가 있습니다. 그것은 가장 절단 에지 중 하나입니다물 전기 분해미래의 녹색 수소의 대규모 적용을위한 기술 및 선호되는 기술 중 하나.

오늘, 주요 자료와 기술 개발을 살펴 보겠습니다.AEM 물 전기 분해수소 생산 시스템.

1. 기본 작업 원칙

AEM 물 전기 분해 기술은 알칼리성 물 전기 분해 기술의 장점과PEM Water Electolysis기술. 알칼리성 물 전기 분해 기술과 비교하여 AEM 기술은 응답 속도가 빠르고 전류 밀도가 높습니다. 그리고 비교PEM Water Electolysis기술, AEM 기술은 제조 비용이 낮습니다.

AEM 물 전기 분해 장비의 개략도

그림에서 볼 수 있듯이 장비가 작동 할 때 원수는 AEM 장비의 음극 측에서 들어갑니다. 물 분자는 캐소드에서의 환원 반응에 참여하고 수산화물 이온 및 수소를 생성하기 위해 전자를 얻습니다. 수산화물 이온이 중합체 음이온 교환 막을 통해 양극에 도달 한 후, 산화 반응에 참여하고 전자를 잃어 물과 산소를 ​​생성합니다. 장비 설계에 따라, 보조 전해질로서 일정량의 KOH 용액 또는 NAHCO3 용액이 원수에 추가되어 AEM 전기 분해 장비의 작업 효율을 향상시키는 데 도움이됩니다.

AEM 전해 세포는 AEM 전기 분해 시스템의 기본 단위입니다. 다수의 AEM 전해 세포가 함께 AEM 전기 분해 모듈을 형성한다. 다수의 AEM 전해 모듈과 다중 보조 시스템이 함께 AEM 물 전기 분해 시스템을 구성합니다. 그중에는 보조 시스템에는 수소 처리 및 건조 시스템, 수도 탱크, 수처리 정제 시스템 및 AC-DC 변환기 등이 포함됩니다.

AEM 전해 세포 : 캐소드 재료, 양극 물질 및 음이온 교환 막은 AEM 전해 세포의 코어 성분이며, 이는 AEM 전해 세포의 작동 효율 및 장비 수명에 직접적인 영향을 미칩니다.

2. 주요 원료

1. 음이온 교환 막

음이온 교환 막은 AEM 전해 세포의 가장 중요한 부분으로, AEM 전해 장비의 작동 효율과 작동 수명을 직접 결정합니다. 음이온 교환 막의 기능은 음극에서 양극으로 수산화물 이온을 전도하는 것입니다. 따라서, 음이온 교환 막을 구성하는 물질은 음이온 전도도가 높고 전자 전도도가 매우 낮아야한다.

Since high alkalinity will appear in local areas in AEM electrolysis equipment, under ideal conditions, anion exchange membranes need to have excellent chemical and mechanical stability. 동시에, 음극과 양극을 분리하고 수소와 산소가 서로 접촉하고 폭발을 일으키지 않도록하기 위해서, 음이온 교환 막은 가스 투과성이 매우 낮아야합니다.

현재, 중합체는 일반적으로 음이온 교환 막의 주요 물질로 사용된다. 부터AEM 물 전기 분해기술은 여전히 ​​연구 개발 단계에 있으며,이 단계에서 가장 적합한 자료는 발견되지 않았습니다. 방향족 중합체는 연구 개발에 더 많이 사용됩니다.

재료 선택에는 여전히 많은 문제가 있습니다.

1. 특히 알칼리성 환경에서 오랫동안 작동 할 때, 특히 희석 된 KOH 용액이 보조 전해질로 첨가되어 AEM 물 전기 분해 장비의 안정성 및 시스템 수명에 영향을 미치는 경우, 방향족 중합체는 천천히 분해 될 것이다.

2. 음이온 교환 막에서 수산화물 이온의 전도도는 양성자 교환 막에서보다 훨씬 낮기 때문에, AEM 전기 분해 세포의 작동 효율을 유지하기 위해 연구 및 개발 기관은 얇은 음이온 교환 막을 만들어 수산화물 이온 전도에 대한 내성을 감소시키는 경향이 있지만, 이는 또한 음향 막의 기계적 안정성을 감소시킬 것이다.

2. 음극 재료 및 양극 재료

음극 재료 및 양극 물질의 주요 기능은 물의 분해 반응을 촉매하고 생성 된 수소와 산소를 제 시간에 출력하는 것입니다. 따라서, 음극 및 양극 재료는 강한 촉매 ​​활성 및 다공성을 가져야한다. 전극 반응이 부드럽게 진행되기 위해서는 음극 및 양극 재료가 높은 음이온 전도도 및 전자 전도도를 가져야합니다.

현재, 가장 일반적으로 사용되는 캐소드 재료는 주로 니켈이며 양극 재료는 주로 니켈-아이언 합금입니다. 철과 니켈은 물의 분해를위한 강한 촉매 ​​활성을 가질뿐만 아니라 넓은 공급원과 저렴한 비용도 가지고 있습니다. AEM은 부식성이 높은 환경에서 작동 할 필요가 없기 때문에 루테늄 및 티타늄과 같은 귀금속 촉매는 양극 및 음극 재료에 추가 할 필요가 없습니다. 이는 AEM 장비의 제조 비용을 크게 줄입니다.

현재 개발 된 음이온 교환 막은 여전히 ​​작업 효율성과 장비 수명을 모두 고려할 수 없습니다. 따라서, AEM에 대한 연구는 주로 적합하고 효율적인 중합체 음이온 교환 막의 발달에 중점을 둡니다. 둘째, 실험실 연구 개발 단계에서는 소량의 귀금속이 여전히 전극 재료에 추가됩니다. 따라서, 저렴하고 효율적인 비 절제 금속 촉매의 개발은 또한 AEM 연구의 초점 중 하나입니다.