电解水制氢

摘要： 近日,安徽工业大学材料科学与工程学院新能 源材料团队在国际权威期刊《先进功能材料》Ad⁃ vanced Functional Materials 上发表了电催化水分解 制氢最新研究成果,该研究可在室温条件下快速获 得单元金属铁基催化剂。 据了解,电解水制取氢气是目前获取可再生清 洁氢能源的有效方式之一,但该方式具有高能耗、 高成本的问题,因此需要借助电催化剂提高水分解 反应的效率。近年来,镍钴铁基过渡金属氢氧化物 材料凭借其储量丰富、成本低、易于制备及环境友 好等优势,受到科研人员的关注,并作为一类稳定 且廉价的电催化剂,被人们寄予了克服电解水制氢 高能耗问题的厚望。

摘要： 电化学能量储存和转换技术已成为解决能源和环境问题的重要手段。如何解决大规模工业化应用过程中电化学能量储存和转换体系相关材料、器件的研发、设计、优化以及管理控制等关键科学和技术问题已经成为一个热点。本工作以锂离子电池、超级电容器和电解水制氢3个具体实例为对象,建立电化学系统多物理场模型。基于实验验证模型,探索了大容量软包电池内芯传递现象、电化学反应过程及电流分布间的相互作用;引入“静电像相关性”概念,研究超级电容器多级孔道内双电层及赝电容的分布规律;考虑PEM电解水制氢工程学上的瞬态问题,研究制氢装置电化学表征特性模拟及两相流传递现象对电解性能的影响。结果表明,大电流操作、导热性差的电池内芯材料显著加剧电池内芯内部电流及反应非均匀性,超级电容器微孔和介孔配比影响双电层及赝电容分布及离子传递过程,制氢装置部件需要高亲水性材料且保持流道中高液相饱和度来增强电解性能。由此可见,多物理场模型可以为材料设计、实际物理过程分析以及系统优化等方面提供理论和设计指导。

摘要： 为响应中国实现“碳排放达峰后稳中有降”目标,加快绿色低碳发展,实现绿色零碳理念,全面提高水电资源利用效率,在分析国内外氢能需求以及制氢技术现状基础上,结合水电站低成本电解水制氢工艺,论述了水电氢能技术经济优势。探索并提出基于水电站厂用电系统的氢电联供综合能源系统以及构建绿色零碳水电氢能自消纳系统实现方式等关键技术,提出了绿色零碳的保安电源与直流系统设想。提出的水电氢能发展思路具有较强推广价值,可将传统水力发电行业与制氢、储氢、用氢有机结合在一起,推动能源结构升级。

摘要： 德国市场绿色氢能源核心技术电解水的发展方向——由德国联邦教育及研究部(BMBF)启动的“H2Giga”项目,旨在使千兆瓦级规模上绿色氢能源的生产具有竞争力,从而使传统能源像绿色能源转型一样变得不仅可行而且价格实惠。

摘要： 金星股份“制氢及70MPa级加氢智能一体化系统及其关键零部件研发”获2022年度四川重点研发计划立项。本项目针对制氢及70MPa级加氢一体化系统及其关键零部件开展研发工作,主要开展基于电解水制氢技术的制氢加氢一体化技术、系统可靠性及安全性评价技术等,形成制氢加氢一体化系统设计、装备制造、安全评估、检验检测等全环节的综合解决方案。

摘要： 4月30日,在国网台州供电公司技术人员的调试下,大陈岛氢能综合利用示范工程的质子交换膜电解水制氢系统成功实现制氢。大陈岛氢能综合利用示范工程是全国首个海岛“绿氢”综合能源示范项目。该项目通过构建基于百分百新能源发电的制氢-储氢-燃料电池热电联供系统,实现清洁能源百分百消纳与全过程零碳供能。“绿氢”是利用可再生能源分解水得到的氢气,从源头上实现了CO_(2)零排放,是纯正的绿色新能源。

摘要： 氢能产业崛起,相关产业链也有望受益。氢能产业链分为上游制氢、中游储存与运输、下游应用三大环节,根据各方机构观点,在这三个环节中,上游电解水制氢、中游储运设备、下游应用中的加氢站、车用燃料电池、储能发电、传统工业6个细分方向值得关注。

摘要： 氢能领域相关技术的快速发展有助于我国实现“双碳”目标。基于联立方程建模技术,对质子交换膜(PEM)制氢进行过程模拟,研究了在不同温度、操作压力、质子膜厚度等影响因素下,制氢系统电压、功率及效率随电流密度变化的规律。研究结果表明:在满足制氢安全约束下时,阴极操作压力为0.728 MPa并选择厚度为27.5μm的质子膜时,制氢系统具有最高的效率,达69.3%。

摘要： 甲醇是我国重要的化工基础原料和燃料,传统的甲醇生产方法需消耗大量的化石资源。以二氧化碳为原料,并利用可再生能源电解水生成的氢气,通过催化反应合成甲醇,是一条实现碳循环可行的工艺路线。二氧化碳加氢合成甲醇工艺装置包含电解水制氢装置、二氧化碳捕集装置和甲醇合成装置,通过分析工艺装置主流技术和示范项目应用情况,为该工艺路线的产业化道路提供可行性发展建议。

摘要： 氢能作为战略性产业,是未来国家能源体系的重要组成部分,为终端用户提供绿色低碳的能源载体。利用电解水制氢过程,有利于消纳大规模可再生清洁能源,促进国家能源结构调整。为了满足大规模、高效率、长寿命的电解水装备需求,亟需将界面工程原理与宏量放大工艺相结合,推动纳米技术走向产业化。本综述归纳界面工程研究现状,针对自支撑催化电极应用,以增强电极的稳定性与电催化活性为目标,重点介绍自支撑催化电极的微观结构调控方法,阐明3种催化界面(催化剂-基底界面、催化剂内部界面、催化电极-电解液界面)的调控策略,以及工程放大与宏量制备技术。在此基础上,指明高性能、高稳定的自支撑催化电极未来的研究方向。

摘要： 从实际出发，对QDQ2—1型电解水制氢设备的使用、操作进行总结，得出对台站具有参考和指导意义的实用经验，使QDQ2—1型电解水制氢设备更稳定、安全、可靠运行。

摘要： 本文提出了光催化辅助电解水制氢方法(WEAP)，通过用纳米管修饰碱性电解池的镍阳极，并用紫外光辐照阳极，实验实现了所提出的光催化辅助电解水制氢过程。与传统电解水制氢过程相比，WEAP过程的产氢速率可提高约28％，电压可降低约15％。

摘要： 建立电解水制氢系统的一般模型,给出电解水制氢系统效率的统一表式。针对电解池内不同的废热利用方式,提出不同构型的电解水制氢系统的设计方案,由统一表式直接导出不同系统的效率。并以固体氧化物电解水制氢系统为例计算系统的效率。所得结论对进一步研究电解水制氢系统性能有一定的指导意义。

摘要： 氢气能否作为燃料广泛使用,制氢技术方法的选择显得至关重要.作为大规模生产氢气的途径,电解水制氢无疑是最可行且最成熟的技术.然而,由于理论分解电压是不考虑任何损耗的最低电压,因此影响电能损失的主要因素是阳极过电位、阴极过电位和电阻电压降.在设备基本不变的情况下,提高电解效率的主要途径就是降低阳极过电位和阴极过电位.研究新型的析氧电极,选择适合的电极,提高水电解工艺中的电解效率,对于水电解氢气工业而言,无论从节能增效,还是从长远的解决能源短缺问题,都具有至关重要的实际意义.

摘要： 电解水制氢在中国应用了几十年，从航天到潜艇，从电子到炼钢，出现了不同规格的制氢设备，往年人们并没有对此提出非议，甚至有人以为用电解制氢是唯一的办法。到了二十一世纪，在氢燃料电池处于推广的时刻，却有人对电解水制氢的经济性、合理性、前展性提出非议，好像早已有了其他能源的解决办法。作为研究氢能汽车和制氢设备的成员，自然会介入到这些议论当中，为此表达个人观点:电解水制氢是中国传统工艺，也是合理的生产方式，这种设备的制造技术已经非常成熟，它是中国发展氢能源的有力基础。本文介绍采用电力能源制氢的合理性,及同天然气制氢和焦炉煤气制氢的优劣对比。

摘要： 采用超重力电沉积与常规电沉积的方法,在氨基磺酸镍体系中加入微米CeO2颗粒制备了Ni/CeO2电解水制氢复合电极.通过XRD分析了Ni/CeO2复合电极的结构.利用TAfel极化曲线测试了复合电极在碱性溶液中的催化析氢性能.结果表明,超重力电沉积制备的Ni/CeO2复合电极与常规电沉积制备的复合电极相比Ni晶粒明显细化,电解析氢性能明显提高.在实验转速范围内,随着超重力场强度减小,Ni晶粒越细致,得到的复合电极析氢性能越好.

摘要： 高温水蒸气(600°C-1000°C)电解制氢是电解水制氢中效率最高的清洁制氢方式,制氢的总能量由电能和高温热能组成,本文提出一种以聚光太阳能光伏光热作唯一驱动能源的高温水蒸气电解制氢技术,该技术是清洁、高效、大规模制氢的理想途径之一.对系统进行了设计,并对影响系统制氢性能的主要因素进行了分析.

摘要： 针对电解水制氢用整流电源容量大.电压与电流控制精度要求较高等特点,分析了现有整流电源控制器存在的问题,采用十二相可控整流器,使用dsPlc33Fx系列单片机设计了数字化控制器,解决了整流器并联均流的问题,运用模糊PID对整流电源电压与电流进行控制,提高了控制精度;设计了数字滤波器进行电压与电流信号滤波及过压,过流检测与保护电路,采用Rs485实现与上位计算机问通信;设计了mm的显示器,实现了整流电源的数字化控制。实验结果表明:所设计的整流电源具有较好的稳态和动态性能。

摘要： 电沉积Ni基合金电极作为电解水阴极材料,具有较优异的析氢电催化活性,能够降低析氢反应过电位.本文综述了金属和非金属元素掺杂的镍合金电镀涂层阴极电解水制氢的研究现状,分析析氢电催化性能、析氢反应机理.

摘要： 随着化石能源的日益衰竭,可持续能源的前景也越来越光明.由电化学水分解产生清洁氢能为未来的可持续能源提供了保障,然而制氢效率受到析氧反应(OER)的限制.之所以受到限制,是因为这个反应具有很大的过电位,反应很难进行.电解催化剂的应用克服了这个难题,并使整个反应过程更加高效.贵金属催化剂在析氢反应和析氧反应中具有极高的活性.但这些材料资源匮乏且昂贵,阻碍了其广泛应用.近年来人们致力于寻找高效、非贵金属的电解催化剂用于电解水,并且过去十年已取得很大的进展.

摘要： 本发明公开了一种用于电解水制气的电解单元、电解水制气装置及其应用与电解水制气工艺，属于电解技术领域。电解单元包括依次设置的第一阴极、共用阳极和第二阴极。共用阳极与两个阴极间均设有隔膜以将各电极隔离成不同的电解小室。各电极的电极板均分别设有三个进孔和三个出孔，各电极板的各进出孔分别一一对应连通。第一阴极的第一进孔和第一出孔与电解小室连通，第二阴极的第三进孔和第三出孔与电解小室连通，共用阳极的第二进孔和第二出孔与电解小室连通。上述电解单元及含该电解单元的装置均可使电解水制气时电解小室间压力始终处于平衡状态，将其用于制气，可不采用压力平衡泵即可维持压力平衡，大大降低了电解水制气系统的复杂度和成本。

摘要： 本发明公开了一种用于电解水制气的电解单元、电解水制气装置及其应用与电解水制气工艺，属于电解技术领域。电解单元包括依次设置的第一阴极、共用阳极和第二阴极。共用阳极与两个阴极间均设有隔膜以将各电极隔离成不同的电解小室。各电极的电极板均分别设有三个进孔和三个出孔，各电极板的各进出孔分别一一对应连通。第一阴极的第一进孔和第一出孔与电解小室连通，第二阴极的第三进孔和第三出孔与电解小室连通，共用阳极的第二进孔和第二出孔与电解小室连通。上述电解单元及含该电解单元的装置均可使电解水制气时电解小室间压力始终处于平衡状态，将其用于制气，可不采用压力平衡泵即可维持压力平衡，大大降低了电解水制气系统的复杂度和成本。

摘要： 一种高温电解水制氢稳定运行的电解池装置、电解电池的制备及电解池装置的使用方法，本发明涉及一种电解池装置、电解电池的制备及电解池装置的使用方法。本发明的目的是为了解决氧电极极化电阻增大导致电解池性能衰减的问题。本发明的高温电解水制氢稳定运行的电解电池的制备方法按以下步骤进行：一、制备电解质，二、制备电解质薄膜，三、制备陶瓷粉体，四、制备多孔电极，五、将汇流材料均匀的涂在电解质薄膜两侧对称的多孔电极的外侧，烧结温度为700°C‑900°C，得到电解电池。本发明的电解池装置由反应器装置、收集管道和收集器组成。本发明的电解池装置用于高温电解水制氢，能够解决氧电极极化电阻增大导致电解池性能衰减的问题。

摘要： 本发明提供了三氟乙酸作为电解水制氢增效剂的应用、一种电解水制氢用电解液，属于电解水技术领域。本发明以三氟乙酸作为电解水制氢增效剂，可以促进电解水过程中电化学析氢反应的进行，较大程度地增加电化学反应的电流，且可以改变起峰电位，使其起峰提前，从而提高整个电化学反应的效率；且三氟乙酸作为电解水制氢增效剂，在酸性、中性和碱性电解质体系中均适用。实施例结果表明，以三氟乙酸作为电解水制氢增效剂，在不同pH条件下，均会使HER效率提高，并可以使起峰电位提前。

摘要： 本发明公开了一种电解水制氢装置、电解水制氢装置的控制方法、电子设备。其中，该电解水制氢装置，包括：热交换器，与碱性电解制氢装置的碱性电解槽连接，以及与PEM电解制氢装置的PEM电解槽连接，用于在检测碱性电解槽和PEM电解槽中的任意一个电解槽开启时，采用热交换方式为另一个电解槽提供启动热量；以及在碱性电解槽和PEM电解槽中的均开启时，进行储热以在电解水制氢装置处于低温或启动时提供热量；控制单元，分别与直流母线、碱性电解制氢装置、PEM电解制氢装置和热交换器连接，用于监测到直流母线的输入功率变化时，采用碱性电解装置接入或切出碱性电解槽以及采用PEM电解装置接入或切出PEM电解槽，以调整与电解水制氢装置适配的制氢供电功率。

摘要： 本发明提供了一种异型集电器、PEM电解水制氢装置及电解水制氢的方法，所述异型集电器包括：第一通道，由多孔基体构成；第二通道，沿多孔基体顶面形成的流道或垂直于多孔基体顶面形成的直穿孔；所述第一通道和第二通道共同形成气液传输通道所述异型集电器为一种具备燃料电池与水电解池流场板与气液扩散层作用的异型集电器器件，能够达到去成本，优化燃料电池与水电解池结构的目的。

摘要： 本发明公开了一种电解水析氢电极、电解水制氢装置及方法。其中，电解水析氢电极包括以BiCuSeO基热电材料制作的热电片和负载在热电片表面的析氢催化剂；电解水制氢装置及方法采用前述析氢电极。本发明的电解水析氢电极包括以BiCuSeO基热电材料制作的热电片和负载在热电片表面的析氢催化剂，巧妙利用了热电材料的热电效应以及BiCuSeO基热电材料与析氢催化材料之间的协同作用，可有效降低电解水制氢过程中的过电位，大大降低制氢用电成本，提高制氢效率。进一步地，采用热电转换模块提供电解电压，以有效利用电解池的热量，这同样可以降低制氢的用电成本。

摘要： 本发明公开了一种用于电解水的电解液，所述电解液包括水、酸性电解质，其特征在于，所述电解液还包括碳原子数不超过6的全氟类有机添加剂。通过本发明的新的电解液组合物，可有效降低电极过电位，降低气泡对电极有效工作面积的影响。本发明还提出一种使用上述电解液的电解水制氢方法和系统。

摘要： 一种高温电解水制氢稳定运行的电解池装置、电解电池的制备及电解池装置的使用方法，本发明涉及一种电解池装置、电解电池的制备及电解池装置的使用方法。本发明的目的是为了解决氧电极极化电阻增大导致电解池性能衰减的问题。本发明的高温电解水制氢稳定运行的电解电池的制备方法按以下步骤进行：一、制备电解质，二、制备电解质薄膜，三、制备陶瓷粉体，四、制备多孔电极，五、将汇流材料均匀的涂在电解质薄膜两侧对称的多孔电极的外侧，烧结温度为700°C‑900°C，得到电解电池。本发明的电解池装置由反应器装置、收集管道和收集器组成。本发明的电解池装置用于高温电解水制氢，能够解决氧电极极化电阻增大导致电解池性能衰减的问题。

摘要： 本发明提供一种电化学电池‑电解水制氢‑储氢‑氢燃料电池耦合储能系统及控制方法，通过技术耦合拓展系统的应用场景和效率；通过电化学电池耦合实现波动性电力的功率平滑和短期存储；通过电解水制氢‑储氢‑氢燃料电池耦合实现波动性电力的主动消纳和长期存储；通过电化学电池‑制氢系统联合运行，提高制氢系统供电和运行稳定性，延长使用寿命；同时电化学电池系统可为制氢和氢燃料电池装置提供离网条件下启动电源，该耦合系统适用于配合可再生能源发电场区应用，最大化可再生能源开发能力。