Structurele principes en productieprocessen van alkalische en PEM-elektrolyseapparaten

Structurele principes en productieprocessen van alkalische en PEM-elektrolyseapparaten

Elektrolyzers kunnen worden onderverdeeld in vier typen: ALK, PEM, AEM en SOEC volgens waterelektrolysetechnologie. Dit artikel introduceert voornamelijk de structurele principes en productieprocessen van alkalische en PEM-elektrolyseapparaten.

1.Alkalische elektrolyseur

De structuur van de alkalische waterstofproductie-elektrolysator omvat hoofdzakelijk diafragma, positief/negatief elektroderooster, elektrodeplaat, elektrodeframe, pakking, bevestigingsschroef en moer, eindplaat, enz.

De montage van een alkalische elektrolysator is vergelijkbaar met een waterstofbrandstofcelstapel. Aan de hand van de eindplaten worden de platen, steunnetten, negatieve elektrodenetten, scheiders, positieve elektrodenetten, steunnetten, paalframes en pakkingen één voor één gemonteerd, herhaal dit en installeer tenslotte de eindplaat op de andere uiteinde en zet het vast met de bevestigingsschroef.

Elektroden, scheiders en pakkingen zijn belangrijke materialen voor alkalische elektrolyseapparaten. De elektroden maken meestal gebruik van nikkelgaas of nikkelschuim, waarvan de prestaties een beslissende invloed hebben op de stroomdichtheid en de elektrolyse-efficiëntie, en de kosten ervan vertegenwoordigen ongeveer 28% van de systeemkosten; de afscheider wordt gebruikt om de twee polen te scheiden, en is nodig om de luchtdichtheid te garanderen en tegelijkertijd de weerstand te verminderen. Om vermogensverlies te verminderen, worden afdichtingspakkingen gebruikt om het isolatieprobleem tussen de poolstukken op te lossen. De isolatieprestaties ervan hebben invloed op de elektrolyse-efficiëntie, de veiligheid en de levensduur van het systeem.

2.PEM-elektrolysator

PEM-elektrolyseapparaat gebruikt protonenuitwisselingsmembraan als elektrolyt, wat bepaalde voordelen heeft qua structuur en prestaties. PEM-elektrolyzers worden ook gestapeld door meerdere elektrolyse-eenheden, waarbij elke eenheid bestaat uit een protonenuitwisselingsmembraan, katalysator, gasdiffusielaag en bipolaire plaat.

PEM-elektrolysatoren gebruiken protonenuitwisselingsmembranen als vaste elektrolyten, ter vervanging van de scheiders en vloeibare elektrolyten (KOH-oplossingen) die worden gebruikt in alkalische elektrolysers. De interne weerstand is kleiner, de interne structuur is compacter, de elektrolyse-efficiëntie is aanzienlijk verbeterd en de schaalselectie is flexibeler.