Por medio de corriente continua, las moléculas de agua se separan para producir oxígeno e hidrógeno, que luego se separan del ánodo y el cátodo de la celda electrolítica, respectivamente. Este proceso se conoce como electrólisis del agua. La generación de hidrógeno por electrólisis del agua a menudo se separa en electrólisis de agua alcalina (AE), electrólisis de agua con membrana de intercambio de protones (PEM) y electrólisis de agua con óxido sólido a alta temperatura, según los diversos materiales del diafragma del electrolizador (SOEC).
Producción de hidrógeno por electrólisis de agua alcalina
El asbesto constituye la mayor parte del diafragma del electrolizador de generación de hidrógeno por electrólisis de agua alcalina, que separa los gases. Las aleaciones metálicas, como la aleación Ni-Mo, etc., que descomponen el agua para producir hidrógeno y oxígeno, constituyen la mayor parte del cátodo y el ánodo. Los electrolizadores industriales de agua alcalina suelen utilizar una solución de KOH como electrolito; su fracción de masa oscila entre el 20 por ciento y el 30 por ciento; su temperatura de funcionamiento es de 70 grados a 80 grados; su densidad de corriente de trabajo es de alrededor de 0,25 A/cm2; y su presión de gas oscila entre 0,1 MPa y 3,0 MPa. La eficiencia oscila entre el 62 % y el 82 %. La tecnología para producir hidrógeno a través de la electrólisis de agua alcalina está bien desarrollada y tiene bajos costos operativos y de puesta en marcha, pero tiene inconvenientes como la pérdida de lejía, la corrosión y el alto uso de energía. La generación de hidrógeno por electrólisis de agua alcalina es un foco de investigación nacional e internacional sobre el desarrollo de equipos electrolizadores de agua.
Producción de hidrógeno por electrólisis de agua PEM
Los componentes principales del electrolizador de agua PEM son la membrana de intercambio de protones, la capa catalítica de cátodo y ánodo, la capa de difusión de gas de cátodo y ánodo, las placas de extremo de cátodo y ánodo, etc. desde adentro hacia afuera. Entre ellos, la capa de difusión, la capa catalítica y la membrana de intercambio de protones forman el electrodo de membrana, que es el lugar principal para la transmisión de material y la reacción electroquímica de todo el electrolizador de agua. El rendimiento y la vida útil del electrolizador de agua PEM se ven afectados directamente por las propiedades y la estructura del electrodo de membrana.
diferencias
En comparación con la producción de hidrógeno por electrólisis de agua alcalina, la producción de hidrógeno por electrólisis de agua PEM tiene una densidad de corriente de trabajo más alta, una eficiencia general más alta y una fracción de gas hidrógeno más alta, una presión de producción de gas más alta, una velocidad de respuesta dinámica más rápida y puede adaptarse a la fluctuación de la generación de energía renovable. , se considera que es una tecnología de producción de hidrógeno por electrólisis de agua muy prometedora. En la actualidad, la tecnología de producción de hidrógeno por electrólisis de agua PEM se ha demostrado y promovido gradualmente en campos como la producción de hidrógeno in situ en estaciones de servicio de hidrógeno, la electrólisis de agua para la producción de hidrógeno a partir de fuentes de energía renovables como la energía eólica y el almacenamiento de energía.
