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碱性电解槽制氢技术的关键技术有哪些,请详细阐述
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碱性电解槽制氢技术的关键技术主要包括电极催化剂、隔膜材料和电解槽设计。
电极催化剂
贵金属基催化剂
:如Pt, Pd, Au, Ag等,具有高催化活性但成本较高。
2
非贵金属基催化剂
:如Fe, Co, Ni等,成本较低,但活性和稳定性有待提高。
2
非金属基催化剂
:例如碳材料,环保且成本低廉,是研究的热点。
2
隔膜材料
隔膜作用
:用于分隔H2和O2,防止混合引发安全问题,同时影响气体纯度。
3
6
隔膜性能
:需具备良好的化学稳定性、机械强度和离子传导性。
3
电解槽设计
设计因素
:包括电解槽制氢量、设计电流密度和有效活性面积等。
12
电流密度
:影响电解效率和能耗,需优化以提高性能。
8
结构优化
:通过界面结构优化和传质强化,提高MEA性能和电解槽整体效率。
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对于碱性电解水制氢技术而言,电解液浓度是决定电解槽性能的重要参数之一,适当增大浓度可以提高离子的迁移速率,但过高的浓度也可能导致电极表面气体析出受阻,增加过电势的同时导致电极腐蚀,降低电解槽的稳定性。
请使用学术性的语言表达优化下面一段中文:碱性电解槽电解质溶液主要负责传输化学电荷,其能够影响制氢设备的使用寿命和能源消耗,选择时应综合考虑电导率、稳定性、腐蚀性以及经济性等因素[23]。电解液浓度是决定电解槽性能的重要参数之一,适当增大浓度可以提高离子迁移速率,降低电压损失,但过高的浓度也可能导致电极表面气体析出受阻,增加过电势的同时导致电极腐蚀,降低电解槽的稳定性。氧气中氢气的浓度是决定电解槽负载极限的关键因素,Zhou等[24]从实验和理论上证明了碱性电解槽中携带溶解气体的电解液的循环速度越大,氧中氢参数越大,且电流密度越小,氧中氢随电解液循环速度增加变化越快。Gao[25]、Sharshir[26]等国内外学者指出目前对碱性溶液作为电解质技术的研究主要集中在寻找耐腐蚀的膜电极材料和合适的催化剂上。
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