Elettrodi per elettrolisi dell'acqua alcalina Elettrolizzatori per la produzione di idrogeno: principi, materiali e strutture

Elettrodi per elettrolisi dell'acqua alcalina Elettrolizzatori per la produzione di idrogeno: principi, materiali e strutture

1. Principio di azione degli elettrodi

Innanzitutto, il ruolo dell'elettrocatalizzatore in elettrolizzatore per la produzione di idrogeno è cruciale. È il luogo in cui avviene la reazione elettrochimica e il fattore fondamentale che determina l'efficienza di produzione dell'idrogeno dell'elettrolizzatore per la produzione di idrogeno.

Teoricamente, la tensione dell'elettrolisi dell'acqua è 1,23 V e la tensione termica neutra è 1,48 V. Tuttavia, nelle apparecchiature reali di grandi dimensioni, la tensione di una singola camera di elettrolisi raggiunge circa 2 V. In condizioni di funzionamento ad alta densità di corrente (il la corrente operativa dell'elettrolizzatore industriale è di circa 3000-4000 A), la polarizzazione elettrochimica del catodo e dell'anodo rappresenta gran parte.

2. Materiali e struttura degli elettrodi
Attualmente, dal punto di vista della ricerca scientifica, esistono molti tipi di catalizzatori per l'elettrolisi dell'acqua alcalina, inclusi catalizzatori a base di metalli preziosi (Pt, Pd, Au, Ag ecc.), catalizzatori a base di metalli non preziosi (Fe, Co, Ni ecc. .) e catalizzatori non a base metallica (materiali di carbonio, ecc.).

Attualmente, la maggior parte dei catalizzatori utilizzati nelle celle elettrolitiche di grandi dimensioni sono a base di Ni, rete di nichel puro o schiuma di nichel o catalizzatori a base di Ni altamente attivi (nichel Raney, solfuro di nichel attivato, lega di NiMo o NiAl attivato, ecc.) spruzzati su questa base.

In una camera elettrolitica sono presenti due catalizzatori, uno al catodo e uno all'anodo, distribuiti su entrambi i lati del diaframma e a diretto contatto con il diaframma. La forma è generalmente coerente con la forma della cella elettrolitica (generalmente circolare) e la sua area geometrica è uguale all'area effettiva della cella elettrolitica.

La rete Ni è generalmente costituita da una rete metallica Ni da 40-60 mesh tagliata in un cerchio e il diametro del filo Ni è di circa 200um. Sebbene la struttura della rete metallica in Ni sia semplice, la sua superficie è molto più ampia di quella della piastra in Ni. Quando viene applicata la stessa tensione alla cella, ci sono più siti per la reazione elettrochimica, che possono generare una corrente maggiore.

Con il continuo sviluppo di produzione di idrogeno da energia rinnovabile nell’industria, i requisiti per le apparecchiature elettrolitiche su larga scala stanno diventando sempre più elevati. La semplice sovrapposizione delle celle farà sì che la lunghezza dell'elettrolizzatore sia eccessiva, il che non è favorevole all'assemblaggio e all'installazione dell'elettrolizzatore. Ci sono anche molti problemi come l'affondamento al centro dell'elettrolizzatore.

Pertanto, è un percorso fattibile per migliorare la densità di corrente ottimizzando il catalizzatore. Secondo la legge di Faraday, la massa della sostanza sottoposta a cambiamenti chimici sull'interfaccia dell'elettrodo è proporzionale alla quantità di elettricità che vi passa. La chiave per aumentare la densità di corrente è aumentare la velocità della reazione elettrochimica sulla superficie del catalizzatore sotto una data cella tensione, che dipende da due aspetti delle caratteristiche del catalizzatore, vale a dire il numero di siti catalitici e l'attività intrinseca dei siti catalitici.