隔膜特性对氢气电化学压缩能耗的影响

摘要

文章选取Nafion 211和Nafion 117膜作为电化学压缩隔膜,通过仿真建模方法研究了隔膜特性对电化学压缩机压缩性能的影响.研究结果表明:隔膜欧姆阻抗对电压效率影响显著,隔膜气密性对电流效率影响显著;与Nafion 117膜相比,将Nafion 211膜应用于电化学压缩机时,电化学压缩机能够获得更高的能量效率,当工作电流为0.5 A/cm2,压缩比为3时,等温压缩效率最高可达到50％.将以Nafion 211膜为隔膜,工作电流为2 A/cm2的电化学压缩机用于制氢厂的管束车充装,当气源压力为2 MPa,管束车压力由5 MPa充装至20 MPa时,平均能量效率为35％,综合平均电耗为2 kW·h/kg,比目前常用的机械往复式压缩机的电耗降低了30％以上.