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高纯氢气发生器的制氢原理取决于电解槽的种类

发布时间:2021-03-29浏览:895次

       在常见的氢气供给中,供给方式包括使用钢瓶氢气和使用发生器来提供。钢瓶氢气需要向气体供应商购买;高纯氢气发生器的种类、原理和结构多种多样,从原理上来讲都属于电解制氢,详细的来讲一般分为三种,区别在于电解槽的类型,即:碱性电解槽、基于离子交换技术的聚合物薄膜电解槽和固体氧化物电解槽。

  在实验室中,使用的一般是碱性电解槽制氢和聚合物薄膜电解槽制氢两种。接下来我们为您介绍发生器的一般流程及电解槽原理分析!
  高纯氢气发生器的一般流程:
  一般而言,其工作流程为:碱性电解液在电解池中电解后,潮湿的氢气进入气液分离器分离出氢气,再经过干燥器之后,通过针型阀输入到气相色谱仪中。
  该仪器从原理上来讲都属于电解制氢,具体的区别在于核心部件电解槽的类型,即:碱性电解槽、基于离子交换技术的聚合物薄膜电解槽和固体氧化物电解槽。
  1、使用碱性电解槽制氢
  碱性电解槽是常用、技术成熟、也经济的电解槽,并且易于操作,在目前广泛使用,但缺点是其效率低。碱性电解槽主要由电源、电解槽箱体、电解液、阴极、阳极和横隔膜组成。电解液都是氢氧化钾溶液(KOH),浓度为20%~30%;横隔膜主要由石棉组成,主要起分离气体的作用,而两个电极则主要由金属合金组成。
  其工作的主要原理是:在阴极,水分子被分解为氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-),氢离子得到电子生成氢原子,并进一步生成氢分子(H2);氢氧根离子(OH-)则在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜,到达阳极,在阳极失去电子生成一个水分子和氧分子。
  碱性电解槽制氢的特点是:氢氧根离子(OH-)在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜。
  2、聚合物薄膜电解槽制氢
  聚合物薄膜电解槽制氢(PEM),一些地方也称之为固体聚合物电解质(SPE)水电解制氢。该种原理不需电解液,只需纯水,比碱性电解槽安全,电解槽的效率可以达到85%或以上,但由于在电极处使用铂等贵重金属,薄膜材料也是昂贵的材料,故PEM电解槽目前还难以投人大规模的使用。
  其工作的主要原理是:去离子水被供到膜一电极组件上,在阳极侧反应析出氧气、氢离子和电子;电子通过电路传递到阴极,氢离子以水合的形式(H+.XH20)通过离子交换膜到阴极;在阴极,氢离子和电子重新结合形成氢气,同时,部分水也带到了阴极。
  聚合物薄膜电解槽制氢的特点是:氢离子(H+)在阴、阳极之间的电场力作用下穿过离子交换膜。

 

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