相比于ALK和PEM,AEM既有ALK不具备的环保、高效、更便捷、耦合于波动较大的可再生能源发电应用场景的优点,又可以满足PEM在降低成本空间方面的需求。
那么,AEM究竟有什么魔力能一举成为第三代电解水技术?作为国内发布首台/套自研AEM电解器的独角兽企业——稳石氢能是如何实现AEM的技术突破的?接下来,我们拨云见日,一起探秘AEM的背后的技术原理。
阴离子交换膜的性能对AEM电解器的性能起到至关重要的作用,为此,深圳稳石氢能科技有限公司(下称“稳石氢能”)采用了电导率高、离子交换容量高、机械性能好、寿命长的聚芳环哌啶高分子材料AEM膜。得益于此,电解槽性能和使用寿命都有了大幅度提升。
AEM膜的技术参数表如下表。
|
|
|
厚度 |
μm |
80 |
基重 |
|
90.4 |
拉伸强度 |
MPa |
>50 |
杨氏拉伸模量 |
△L/L |
>50 |
拉伸长度 |
% |
>100 |
密度 |
|
1.13 |
IEC(离子交换容量) |
|
2.35 |
电导率 |
|
>150 (@80℃,碱性溶液) |
湿膜溶胀率 |
% |
8 (@80℃,1M KOH溶液) |
湿膜吸水率 |
% |
50 (@80℃,1M KOH溶液) |
单膜工作电压范围 |
V |
1.6~2.0 |
电流密度 |
A/cm2 |
|
氢气渗透率 |
mol |
1×10-13mol/(kPa·s·cm) |
制造MEA需要将阴极和阳极催化剂均匀涂布在AEM膜的两侧,由于催化剂层是电化学OER和HER反应发生的场所,涉及到气液固三相界面的反应,因此催化剂的性能直接决定了电化学反应速度。这不仅要求催化剂具有较高的催化活性,还要降低电催化过程中的界面电阻和内阻,同时也要求反应物水尽可能迅速到达反应场所,而产生的气体迅速离开反应场所,降低反应过程中的流动阻力。
基于此,稳石氢能自研了非贵金属催化剂并用到AEM中,并在优化催化剂的载量和粘结剂的配比方面下足了功夫,有效提升了本征活性和催化接触面积方面的性能,使得催化效果的更加显著:
01
02
展望未来,随着全球能源转型的深入推进,氢能源将在能源供应体系中发挥越来越重要的作用。正如尼尔·德·格拉斯·泰森 (Neil deGrasse Tyson)所说:"每次我们发现一个新技术,它都会改变我们生活的方式。"阴离子交换膜电解水制氢技术的成功研发,为氢能源的广泛应用带来了巨大的希望。随着技术的不断成熟和商业化进程的推进,相信在不久的将来,我们将迎来一个更加绿色、清洁、高效的能源时代。
来源:稳石氢能
原文始发于微信公众号(艾邦氢科技网):探秘稳石氢能电解水制氢技术, 看AEM如何掀起绿色能源革命