عن طريق التيار المباشر ، تنفصل جزيئات الماء عن بعضها لإنتاج الأكسجين والهيدروجين ، ثم يتم فصلهما عن القطب الموجب والكاثود لخلية التحليل الكهربائي ، على التوالي. تُعرف هذه العملية بالتحليل الكهربائي للماء. غالبًا ما يتم فصل توليد الهيدروجين بالتحليل الكهربي للماء إلى التحليل الكهربائي للماء القلوي (AE) ، والتحليل الكهربائي للماء بغشاء تبادل البروتون (PEM) ، والتحليل الكهربائي للماء بأكسيد صلب بدرجة حرارة عالية اعتمادًا على المواد المختلفة للحجاب الحاجز الكهربائي (SOEC).
إنتاج الهيدروجين الكهربائي القلوي
يشكل الأسبستوس غالبية الحجاب الحاجز للمحلل الكهربائي لتوليد الهيدروجين المائي القلوي ، والذي يفصل الغازات. تشكل السبائك المعدنية ، مثل سبائك Ni-Mo ، وما إلى ذلك ، التي تكسر الماء لإنتاج الهيدروجين والأكسجين ، وتشكل غالبية الكاثود والأنود. المحلل الكهربائي للمياه القلوية الصناعية يستخدم عادة محلول KOH كإلكتروليت ؛ يتراوح الكسر الكتلي لها من 2 0 بالمائة إلى 3 0 بالمائة ؛ درجة حرارة التشغيل من 7 0 درجة إلى 80 درجة ؛ تبلغ كثافة تيار العمل حوالي 0.25 أمبير / سم 2 ؛ ويتراوح ضغط الغاز لديهم من 0.1 ميجا باسكال إلى 3.0 ميجا باسكال. تتراوح الكفاءة من 62 في المائة إلى 82 في المائة. تم تطوير تقنية إنتاج الهيدروجين عبر التحليل الكهربائي للمياه القلوية بشكل جيد ولها تكاليف تشغيل وتشغيل منخفضة ، ولكن لها عيوب مثل فقدان الغسول والتآكل واستخدام الطاقة العالي. يعتبر توليد الهيدروجين بالتحليل الكهربي للمياه القلوية محورًا لكل من الأبحاث المحلية والدولية حول تطوير معدات المحلل الكهربائي للماء.
إنتاج الهيدروجين الكهربائي للماء PEM
المكونات الرئيسية للمحلل الكهربي المائي PEM هي غشاء تبادل البروتون ، وطبقة الكاثود والأنود التحفيزية ، وطبقة انتشار الكاثود وغاز الأنود ، وألواح نهاية الكاثود والأنود ، وما إلى ذلك من الداخل إلى الخارج. من بينها ، تشكل طبقة الانتشار والطبقة التحفيزية وغشاء تبادل البروتون القطب الغشائي ، وهو المكان الرئيسي لنقل المواد والتفاعل الكهروكيميائي لمحلل الماء بالكامل. يتأثر أداء المحلل الكهربائي للماء وعمره الافتراضي بشكل مباشر بخصائص وبنية قطب الغشاء.
اختلافات
بالمقارنة مع إنتاج الهيدروجين الكهربائي للمياه القلوية ، فإن إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربي للمياه PEM له كثافة تيار عمل أعلى ، وكفاءة إجمالية أعلى ، وجزء غاز الهيدروجين أعلى ، وضغط إنتاج غاز أعلى ، وسرعة استجابة ديناميكية أسرع ، ويمكن أن يتكيف مع تقلبات توليد الطاقة المتجددة. ، تعتبر تقنية إنتاج الهيدروجين الكهربائي للمياه واعدة جدًا. في الوقت الحاضر ، تم عرض تقنية إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربي للمياه PEM والترويج لها تدريجيًا في مجالات مثل إنتاج الهيدروجين في الموقع في محطات التزود بالوقود بالهيدروجين ، والتحليل الكهربائي للمياه لإنتاج الهيدروجين من مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح ، وتخزين الطاقة.
