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钛阳极(钛电极)用于水电解制氢

发布时间:2021/5/24 10:12:42

  水电解制氢工业历史较长,电解槽一般采用压滤式复极结构,或箱式单极结构

  电解水,就是在水中通上直流电,产生氢气和氧气。燃料电池要用氢作为燃料。为了优化环境,降低污染,今后汽车用能源要用氢。电解水是从水中制造氢唯一的工业途径。水电解,阴极上析出氧,同时在阳极上析出氧,反应方程式:H2O——(电解)H2+(1/2 )O2 电解槽电压中,阳极过电位、阴极过电位占较大比例。而过电位大小与使用的电极材料有很大关系。

  水电解的电解槽基本上由阳极、阴极、电解液和隔膜等4个要素组成。通过电极材料和电解液的组合,电压损失有很大差异。在一般水电解槽中,电解液使用20-30%KOH或NaOH水溶液,操作温度在50-70度。不溶性阳极使用镀镍钢板,阴极使用碳钢。为了降低氢过电位而考虑了各种表面处理方法。在日本广泛使用含硫镍电镀处理,在一般的水溶液中添加NaCNS就得到含硫的黑灰色镍镀层。与碳钢相比,其氢过电位低250-300mv。与镀镍钢板比,氧过电位也低100mv左右。日本开发了固体高分子型水电解工艺,可把氟树脂系的离子交换膜用作质子导电体的固体电解质。固体高分子电解质由于薄膜化,电解质电阻变小,有利于在高电流密度下进行电解运转。如使用固体氧化物电解质,就有可能应用使用水蒸汽的高温水电解工艺,这种工艺理论分解电压小,电能必须量变小,特别是作为电解反应阻力的过电位变小,所以可期望成为效率最高、以最低槽电压电解运转的电解法。碱性水电解中,阳极用镀镍钢,形状相同的镍,或镀镍低碳钢,阴极用软钢。作为新型阴极材料,要试用表面积大的多孔镍电极。固体高分子型水电解时,由于使用强酸性电解液,要求电极材料耐酸性腐蚀,故不能使用镍、铁之类廉价材料,要使用昂贵的铂族金属材料。