La mayor diferencia entreElectrolizado de pemy el electrolizado alcalino es la diferencia en la densidad de corriente. La densidad de corriente del electrolizador alcalino es generalmente 3000-6000 a/m2, mientras que la densidad de corriente del electrolizador PEM es generalmente 10000-20000 a/m2 o incluso más alta. La diferencia en la densidad de corriente conduce a:
(1) El electrolizador PEM es de menor tamaño y ocupa menos espacio bajo la misma producción de hidrógeno;
(2) El electrolizado PEM tiene un tiempo de inicio en frío más corto, debido a que el electrolizado genera calor más rápido después de que aumenta la densidad de corriente, la temperatura interna del electrolizador aumenta más rápido y la temperatura de funcionamiento de PEM Electrolyzer (50-80}) es ligeramente) más bajo que el de Electrolyzer alcalino (60-90 grado).
La diferencia en la densidad de corriente entre el electrolizador alcalino y el electrolizado PEM proviene principalmente de la diferencia en el catalizador y la diferencia en el pH en el entorno de reacción.
En primer lugar, en términos de catalizador, el catalizador utilizado en el electrolizado alcalino es el catalizador de metales no preciosos a base de Ni, y el catalizador utilizado en PEM Electrolyzer es PT (cátodo), IR (ánodo) y otros catalizadores de metales preciosos.
Como se puede ver en la figura, para la reacción HIS, el metal Pt está en la parte superior de la curva de volcán. En comparación con el NI metal, cuando el PT metal cataliza la reacción HE, la densidad de corriente de intercambio es mayor. Cuando el sobrepotencial es el mismo, la velocidad de reacción (densidad de corriente) de Pt que se cataliza a ella será un orden de magnitud mayor que la densidad de corriente cuando Ni se usa como catalizador. Del mismo modo, desde la curva de volcán Oer, se puede ver que el catalizador a base de IR está más cerca de la parte superior de la curva de volcán que el catalizador a base de Ni, y el sobrepotencial requerido para el catalizador a base de IR es más bajo bajo la misma corriente actual. densidad.
En términos del entorno de pH en condiciones de reacción electroquímica, el electrolito de la electrólisis de agua alcalina es de 30% de solución KOH, y todo el entorno de reacción está lleno de OH-, que es una reacción de electrólisis de agua que ocurre en fuertes condiciones alcalinas; Mientras que en la electrólisis de agua PEM, se agrega agua pura al ánodo como reactivo, se genera una gran cantidad de protones en el ánodo y luego pasa a través de la membrana de intercambio de protones al cátodo, por lo que la electrólisis de agua PEM es una reacción de electrólisis de agua que ocurre en fuertes condiciones de ácido. Tome la reacción como ejemplo. Esta reacción es una reacción electroquímica muy obvia dependiente del pH, es decir, la cinética de la reacción HE está relacionada con el entorno de pH además del catalizador.
Como se muestra en la figura anterior, en un entorno fuertemente ácido (pH =1), la densidad de corriente HE bajo el mismo voltaje aplicado es más de 10 veces la densidad de corriente HE bajo un entorno fuertemente alcalino (pH {{2} }) bajo el mismo voltaje aplicado. Por lo tanto, para PT, la cinética de reacción de catalizarla en condiciones fuertemente ácidas es mucho más rápida que la de un entorno fuertemente alcalino.
En general, la actividad catalítica intrínseca de los catalizadores de metales preciosos como PT e IR/RU es mejor que la de los catalizadores a base de Ni. Al mismo tiempo, para las reacciones sensibles al pH como ella en condiciones ácidas, la cinética de la PT que la cataliza en condiciones ácidas es mucho mejor que la en condiciones alcalinas. Por lo tanto, la densidad de corriente del electrolizador PEM es mayor que la del electrolizador alcalino. Además, el grosor de la membrana de intercambio de protones del electrolizado PEM es pequeño y la estructura celular es relativamente compacta, lo que hace que la impedancia óhmica dentro de la célula sea pequeña, lo que también contribuye a una parte de la alta densidad de corriente.
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