Thành phần và nguyên lý hoạt động của máy điện phân sản xuất hydro PEM
Công nghệ điện phân nước bằng màng trao đổi proton (PEM) có ưu điểm là mức tiêu thụ điện năng DC thấp, mật độ dòng điện cao, kích thước cell điện phân nhỏ, áp suất vận hành và chênh lệch áp suất cao, cùng phạm vi điều chỉnh công suất rộng. Nó tương thích tốt với năng lượng gió và quang điện có độ biến động lớn hơn và đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây.
Máy điện phân PEM là bộ phận cốt lõi của thiết bị sản xuất hydro bằng phương pháp điện phân nước PEM. Các thành phần chính của nó bao gồm các tấm nén, tấm lưỡng cực, lớp khuếch tán khí, cực dương, cực âm và cụm điện cực màng. Hiểu biết về vật liệu và chức năng của các thành phần trong máy điện phân PEM có thể giúp hiểu sâu hơn về công nghệ tiên tiến này và vai trò của nó trong lĩnh vực năng lượng sạch.
1. Thành phần của máy điện phân PEM
Tên các thành phần của máy điện phân PEM từ trên xuống dưới là:
Bu lông, tấm nén, lớp cách điện, tấm lưỡng cực, vòng cao su cách điện, lưới titan (2 lớp), nỉ titan, điện cực màng, nỉ titan, lưới titan (2 lớp), vòng cao su cách điện, tấm điện cực, lớp cách điện, tấm nén
1. Tấm nén
Tấm ép được làm bằng hợp kim nhôm và được sử dụng để cố định toàn bộ bình điện phân.
Bài viết giúp hiểu rõ hơn về thành phần và nguyên lý hoạt động của máy điện phân sản xuất hydro PEM
2. Vòng cao su cách điện
Tiếp theo bên dưới tấm chịu áp lực là vòng cao su cách điện, có đặc tính cách điện và bịt kín.
3. Tấm lưỡng cực (BPP)
Tấm lưỡng cực (BPP) là bộ tách phẳng (có thể là lưới kim loại hoặc tấm lưới kim loại hoặc bộ tách kim loại dày có kênh trường dòng chảy được khắc) được sử dụng để khớp điện áp cung cấp bằng cách xếp chồng nhiều đơn vị tế bào điện phân theo chuỗi. Tách các ô liền kề và tạo kết nối điện. Nó cần có điện trở thấp và độ ổn định cơ học và hóa học cao, phân phối chất lỏng và độ dẫn nhiệt cao vì nó cũng giúp tạo điều kiện truyền nhiệt.
Titan thường được coi là vật liệu tiên tiến nhất do có độ bền tuyệt vời, điện trở suất thấp, độ dẫn nhiệt cao và độ thấm hydro thấp. Tuy nhiên, titan dễ bị ăn mòn, đặc biệt là ở phía anot, nơi điện thế có thể vượt quá 2 V, dẫn đến tích tụ oxit trên bề mặt làm tăng điện trở tiếp xúc và giảm độ dẫn nhiệt. Để tránh điều này, có thể phủ một lớp bạch kim mỏng để giảm điện trở bề mặt.
4. Vòng silicon
Đây là vòng silicon có đặc tính bịt kín và truyền chất lỏng.
5. Lớp khuếch tán khí (GDL)
Lớp khuếch tán khí, hay bộ thu dòng điện GDL hoặc PTL, hoạt động như một chất dẫn điện giữa MEA và BPP, đảm bảo truyền khối lượng hiệu quả của chất lỏng và khí giữa các điện cực và BPP.
Ở cực dương, nước lỏng được vận chuyển từ các kênh của BPP qua bộ thu dòng điện đến lớp xúc tác trên màng, tại đây nước bị phân hủy thành oxy và proton. Oxy được tạo ra ở đây khuếch tán vào kênh dòng chảy theo hướng ngược lại thông qua bộ thu dòng điện.
Ở cực âm, nước lỏng và hydro được vận chuyển từ màng đến các kênh của BPP thông qua bộ thu dòng điện. Các electron bắt đầu từ lớp xúc tác ở phía cực dương, đi qua bộ thu dòng điện và BPP, sau đó đến phía cực âm. Trong thiết bị điện phân PEM, vì điện thế anot đủ cao để oxy hóa vật liệu cacbon nên phải sử dụng các vật liệu khác. Titan thường là chất thu dòng điện cực dương được lựa chọn.
6. Lắp ráp điện cực màng (MEA)
MEA bao gồm một màng dẫn proton được phủ các lớp xúc tác điện xốp ở cả hai mặt cực dương và cực âm. Đây là thành phần cốt lõi của máy điện phân , nơi nước bị phân hủy thành khí hydro và oxy dưới tác động của dòng điện . Ở cực dương, nước bị oxy hóa thành oxy và proton. Các proton ngậm nước sau đó di chuyển đến cực âm. Các electron chảy đến cực âm thông qua một mạch điện bên ngoài.
Ở cực âm, các proton nhận thêm electron và bị khử thành khí hydro. Iridium oxide thường được coi là chất xúc tác tiên tiến nhất trong quá trình điện phân nước PEM. Trong số các oxit chuyển tiếp đơn, RuO2 có hoạt tính OER cao nhất nhưng không ổn định trong điều kiện điện phân. IrO 2 ít hoạt động hơn RuO 2 nhưng có ưu điểm là khả năng chống ăn mòn cao hơn.
2. Nguyên lý hoạt động của máy điện phân PEM
Nước đi vào tấm lưỡng cực từ cửa nước vào, sau đó đi vào lớp khuếch tán khí và cuối cùng đi vào màng trao đổi proton. Khi đưa dòng điện và điện áp vào, nước bị phân hủy thành proton H + và hai O2- bằng cách tiếp xúc với màng trao đổi proton của điện cực. O 2- mất electron e- để tạo thành O 2 .
Các electron bị mất đi di chuyển qua mạch điện đến cực âm, và H + di chuyển qua màng proton đến cực âm, tại đây chúng kết hợp với các electron để tạo thành H2 .
Cực dương tạo ra oxy và cực âm tạo ra hydro. Oxy được tạo ra ở cực dương được đưa ra ngoài qua ống cực dương, trong khi hydro được tạo ra ở cực âm được đưa ra ngoài qua ống cực âm và sau đó đi lên bộ tách nước-khí để tạo thành khí.
Theo "Sách trắng về ngành năng lượng hydro và pin nhiên liệu của Trung Quốc (2020)", nhu cầu hydro của Trung Quốc dự kiến sẽ đạt 37,15 triệu tấn vào năm 2030 và 96,9 triệu tấn vào năm 2050. Một số nhà phân tích cho rằng sản xuất hydro bằng phương pháp điện phân nước sẽ dần trở thành nguồn cung cấp năng lượng hydro chính của Trung Quốc và thị phần trong cơ cấu cung cấp năng lượng hydro sẽ đạt 45% và 70% vào năm 2040 và 2050. Do đó, trong bối cảnh “carbon kép”, dự án sản xuất hydro bằng phương pháp điện phân nước đã trở thành chủ đề nóng được thị trường quan tâm. Để thúc đẩy luồng thông tin trong ngành, Aibang đã thành lập một nhóm trao đổi ngành sản xuất hydro, tập trung vào sản xuất hydro, máy điện phân nước kiềm/PEM (màng ngăn, tấm, chất xúc tác, khung cực, gioăng đệm, v.v.), PPS, màng trao đổi proton, kim loại titan, lưới niken và các chuỗi công nghiệp thượng nguồn và hạ nguồn khác, thiết bị, vật liệu, phụ kiện và các nguồn hỗ trợ khác. Mọi người đều được chào đón tham gia
Máy tạo hydro AirHydro
Nâng cao sức khỏe của bạn với máy hít khí hydro của AirHydro. Sử dụng thiết bị điện phân công nghệ SPE / PEM tiên tiến, chỉ sử dụng nước cất để điện phân ra khí hydro tinh khiết 99,999%. AirHydro cung cấp khí hydro đạt chuẩn, được chứng minh khoa học là có tác dụng chống lại stress oxy hóa, tăng cường năng lượng và thúc đẩy sức khỏe tổng thể. Kiểu dáng đẹp và hiện đại, các sản phẩm của chúng tôi tích hợp các lợi ích trị liệu của hydro vào cuộc sống hàng ngày của bạn. AirHydro chính là đồng minh sức khỏe của bạn. Trải nghiệm sự đổi mới, tiện lợi và tương lai khỏe mạnh hơn ngay hôm nay!
Sức khỏe của bạn xứng đáng có được điều tốt nhất - hãy chọn AirHydro.
AirHydro có nhiều dòng máy lưu lượng khác nhau
Các bạn cần tư vấn xin liên hệ
==========================
✳ Thế giới hydro
🏠 18 Đặng Trần Côn, P. Bến Thành, Q. 1, Tp. HCM
☎️Hotline/zalo: 0899309090 - 0903998788
