一、現狀電解水存在的問題以及改善方向

1、盡管堿性電解水是一項成熟的技術，但在以下方面存在問題或挑戰：

• 設計用于全天候穩態運行 ，
• 動態運行挑戰巨大（需要低成本電子/能源系統集成） ，
• 功率密度低（降壓能力有限），
• 尤其是在動態運行情況下不了解其衰減情況。

• 再現性以及標桿管理
• 探索優化的運行策略，量化耐久性的影響因素，

• 最高和最低負載的操作條件（負載調節能力的限制是經濟型的重要因素）。
• 啟動/關閉對其影響以及耐受程度。

• 實現更高的工作電流密度(更低的電池（cell）電阻，工程化應用的隔膜)
• 降低最低工作負載（降低氣體交叉，工程化隔膜的應用）
• 提高效率（改進催化劑和隔膜）
• 改進耐久性（緩解降解的策略）
• 提高作業壓力（電堆操作策略以及工程化的隔膜）
• 系統與經濟性分析（系統設計、運營策略、氫氣平準化成本）

二、研究原型機系統的構成簡介

1. 電堆模組：

   4 X 2.5 MW 電堆

   電氣BOP系統
   

   KOH子系統
   

   氣體處理系統

2. 高壓變壓器
   
3. 補水系統
   
4. 氣體純化系統
5. 冷卻水系統

    

• 膜電極組件(MEA)

• 隔膜：ZrO2 隔膜 (Zirfon)
• 析氧側（OER）側陽極催化：雷尼鎳 Raney Ni (Ni-Al)
• 析氫側（HER）側陰極催化：鉬摻雜雷尼鎳 Mo-doped Raney Ni (Ni-Al-Mo)
• 電極極框：不銹鋼鍍鎳

• 陽極氧氣PTL層：燒結多孔鎳
• 陰極氫氣PTL層：燒結多孔鎳
• BP（雙極板）：不銹鋼鍍鎳
• 集流板：不銹鋼鍍鎳
• 端板：不銹鋼

   

• 變壓器
  
• 整流器

• 水泵
  
• 水純化裝置
  
• 蓄水裝置
  ?

• 電解質循環系統（泵）
  
• 電解質冷卻系統（換熱系統）
  ?

• 陽極氫氣-水分離器
  
• 氫氣冷卻
  
• 氫氣洗滌
  
• 陰極氧氣-水分離器
  
• 氧氣冷卻器
  ?

• 氫氣緩存罐
• 氫氣還原劑（脫氧劑）
• 氫氣TSA干燥機
• 氫氣壓縮單元（選配）

• 壓縮機組
• 干冷機

   

1、基于物理模型的建立來了解一些限制現象以及一些敏感性分析

2、利用電壓擊穿法確定各環節的貢獻度

3、激活程序影響

4、零間隙和有限間隙影響

• 特別是在高電流下，由于高通量比的增加，有限間隙即使在很小的間隙下也表現不佳。
• 調節氣泡傳輸路徑將是改善有限間隙性能的一種潛在方法。

來源：氫眼所見

END?

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原文始發于微信公眾號（艾邦氫科技網）：下一代堿性電解水制氫研究概述