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水电解制氧技术


工作原理
阳极电化学反应:原料水在阳极界面失去电子被氧化生成氧气(O2)和质子(H+)   H2O →2H++2e-+1/2O2
阴极电化学反应:在阳极上产生的质子(H+)和H2O一起迁移到阴极界面从外电路得到电子(e)生成氢气(H2)   2H++2e-→H2↑
总反应式:  H2O→H2+1/2O2



PEM水电解原理示意图

 

技术优点
对比常规碱性水电解装置技术,新型PEM水电解装置技术在确保供氧充足的前提下,有如下的突出优点:
  3.1 工作效率高     制取氧气纯度高,能耗低,能量转换效率高。
  3.2 安全性         原料水为去离子水(纯水),不产生造成二次污染会
  3.3 设备简单       操作简单,维修方便。
  3.4 电化学性能稳定,运行寿命长,PEM膜不易损坏 

 

与传统碱性水电解技术的综合比较

比较项目

传统碱性水电解器

新型PEM水电解器

电解质

KOH/NaOH

PEM

隔膜

改性石棉隔膜

PEM(兼作隔膜)

原料水

碱性水

去离子水(纯水)

离子迁移

OH

水溶剂化H+

工作电流密度(A/m2)

20003000

1000020000

单位产气量时
电解槽芯体体积

1

1/3

能量转换效率(%)

6775

8790

单槽(小室)工作电压(V)

2.22.5

1.652.0

氧气纯度(%)

98.899.2

99.599.9

商业化年代

1920

1980

 

应用领域
  4.1 海军潜艇及载人航天生命保障系统供氧;
  4.2 高原空气稀薄地区(氧气含量<16%)人员的辅助及应急供氧,尤其是高原部队边防站、所执勤人员供氧;
  4.3 无氧环境下的工作人员供氧;
  4.4 医疗系统需氧人员供氧;
  4.5 特种金属材料切割与焊接加工;
  4.6 石油化工、医药化工、半导体生产加工等领域。

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