Электролиз щелочной воды

A Электролиз щелочной воды имеет долгую историю в химической промышленности. Это тип электролизера, который отличается наличием двух электродов, работающих в растворе жидкого щелочного электролита гидроксида калия (КОН) или гидроксида натрия. (NaOH). Эти электроды разделены диафрагмой, разделяющей газообразные продукты и переносящей ионы гидроксида (ОН) от одного электрода к другому. Недавнее сравнение показало, что современные водные электролизеры на основе никеля со щелочными электролитами обеспечивают конкурентоспособную или даже лучшую эффективность, чем кислотный мембранный электролиз воды с полимерным электролитом с электрокатализаторами на основе металлов платиновой группы.

Электролиз требует наличия минералов в растворе. Водопроводная, колодезная и грунтовая вода содержит различные минералы, некоторые из которых являются щелочными, а другие - кислыми. Вода с pH выше 7,0 считается щелочной; ниже 7,0 - кислая. Требование состоит в том, что в воде должны присутствовать ионы, проводящие электричество, чтобы происходил процесс электролиза воды.

Структура и материалы

Электроды обычно разделены тонкая пористая фольга (толщиной от 0,050 до 0,5 мм), обычно называемая диафрагмой или разделителем. Диафрагма не проводит электроны, что позволяет избежать коротких замыканий между электродами и при этом обеспечить небольшие расстояния между электродами. Ионная проводимость обеспечивается водным щелочным раствором, который проникает в поры диафрагмы. Современная диафрагма - это цирфон, композитный материал из диоксида циркония и полисульфона. Кроме того, диафрагма предотвращает смешивание образующегося водорода и кислорода на катоде и аноде соответственно.

Обычно металлы на основе никеля используются в качестве электродов для щелочного водного электролиза. Что касается чистых металлов, Ni является наиболее активным неблагородным металлом. Недостатком является высокая цена хороших электрокатализаторов на основе благородных металлов, таких как металлы платиновой группы, и их растворение во время выделения кислорода. Ni считается более стабильным при выделении кислорода. Но нержавеющая сталь показала хорошую стабильность и лучшую каталитическую активность, чем Ni, при высоких температурах во время реакции выделения кислорода (OER)..

Ni-катализаторы с большой площадью поверхности могут быть получены путем удаления легирования никель-цинковых или никель-алюминиевых сплавов. в щелочном растворе, обычно обозначаемый как никель Ренея. В испытаниях ячеек наиболее эффективные электроды, о которых было сообщено, состояли из никелевых сплавов, напыленных плазменным вакуумным напылением на никелевые сетки и горячеоцинкованных никелевых сеток. Последний подход может быть интересен для крупномасштабного промышленного производства, поскольку он дешев и легко масштабируется.

Преимущества по сравнению с электролизом воды с PEM

По сравнению с электролизом воды с полимерным электролитом преимущества щелочного водного электролиза заключаются в основном:

1. Более дешевые катализаторы по сравнению с Катализаторы на основе металлической платины, используемые для электролиза воды на основе ПЭМ.
2. Более высокая долговечность благодаря заменяемому электролиту и меньшему растворению анодного катализатора.
3. Более высокая чистота газа за счет более низкой диффузии газа в щелочном электролите.

Ссылки