壓濾式堿性電解槽槽壓影響因素研究.pdf

1、隨著化石燃料的不斷消耗，人類正面臨能源危機以及環(huán)境危機。氫能因其高效、清潔、環(huán)保等特點而受到廣泛關(guān)注。堿性水電解水制氫是實現(xiàn)大規(guī)模制氫的主要方法之一，目前存在的主要問題是能耗高，因此降低電解槽的能耗具有重要的意義。壓濾式電解槽具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單等優(yōu)點，廣泛應用于水電解制氫。本文從電極、隔膜以及電解槽結(jié)構(gòu)的角度研究了電解槽槽壓的影響因素。
　　研究了預極化時間對電極的極化電位的影響，陽極預極化70 min后，極化曲線趨于穩(wěn)定，陰

2、極預極化90 min后，陰極極化曲線趨于穩(wěn)定。應用穩(wěn)態(tài)極化曲線法研究了不同電極在30％KOH溶液中的析氫和析氧行為，發(fā)現(xiàn)泡沫鎳合金電極具有較好的電催化活性。研究了電極對小室槽壓的影響，發(fā)現(xiàn)絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的鎳電極與泡沫結(jié)構(gòu)的鎳電極具有較大的比表面積，使得電極表面真實的電流密度降低。與絲網(wǎng)鎳相比，泡沫鎳結(jié)構(gòu)與Raney結(jié)構(gòu)具有更高的比表面積，使得具有泡沫鎳結(jié)構(gòu)與Raney鎳結(jié)構(gòu)的電極槽壓低。研究了電極孔數(shù)對槽壓的影響，泡沫鎳電極平均槽壓隨著孔數(shù)(

3、ppi)的增大而升高，對于絲網(wǎng)鎳電極來說，小室的槽壓隨著目數(shù)的提高而降低。采用不同基體的泡沫鎳制備鎳鉬合金與鎳鈷合金，通過測試小室槽壓，發(fā)現(xiàn)泡沫鎳基體對合金有重要影響，通過EDS測試發(fā)現(xiàn)，基體為ppi90、面密度420 g/m2的泡沫鎳的鎳鈷合金中鈷含量最高，鈷含量主要影響電極的析氧性能，鈷含量越高，Co/Ni比越接近2，經(jīng)過氧化之后Ni-Co表面越接近尖晶石結(jié)構(gòu)，析氧性能越好。隨著溫度的升高，合金電極的反應活性升高，小室的槽壓降低。<

4、br>　　通過研究石棉隔膜、聚苯硫醚隔膜以及聚烯烴隔膜對槽壓的影響，發(fā)現(xiàn)聚苯硫醚隔膜具有較高的吸堿率以及較低的隔膜電阻，對離子的阻力較小，因而由隔膜以及溶液引起的歐姆降就小，槽壓低。聚苯硫醚改性隔膜的厚度越小，小室的槽壓就越低;隔膜厚度越小，電阻越小，對離子的電阻越小，槽壓也越低。
　　研究了電解液流量對槽壓的影響，小室的槽壓隨著電解液流量的增加而降低。研究了電解槽結(jié)構(gòu)對槽壓的影響，發(fā)現(xiàn)極框的正面為小室的陰極時，小室的槽壓最低。當

5、鋼圈孔徑變大后，泡沫鎳電極的槽壓增大，而斜紋網(wǎng)鎳電極的槽壓減小。在電極與隔膜為零間隙時，當主極板作為連接件時小室的槽壓較低，可以通過將絲網(wǎng)鎳和泡沫鎳焊接到平板鎳上，從而取代主極板，降低制作工藝成本。通過增大陰極面積以及焊接電極可以增大電極與主極板之間的接觸面積，降低接觸電阻和小室的槽壓。在電流密度3000 A/m2，4000 A/m2下，陰極面積增大后槽壓分別降低了30 mV和24 mV。在電流密度為4000 A/m2時，噴涂網(wǎng)焊接電極