堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括堿性電解槽主體和BOP輔助系統(tǒng)。

一、堿性電解槽主體

堿性電解槽主體是由端壓板、密封墊、極板、電極、隔膜等零部件組裝而成。

電解槽包括數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)電解小室，由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形，每個(gè)電解小室以相鄰的2個(gè)極板為分界，包括正負(fù)雙極板、陽(yáng)極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個(gè)部分。

堿性電解槽結(jié)構(gòu)示意圖

1、極板和極框

極板是堿性電解槽的支撐組件，其作用是支撐電極和隔膜以及導(dǎo)電。

國(guó)內(nèi)極板材質(zhì)一般采用鑄鐵金屬板、鎳板或不銹鋼金屬板，加工方式為：經(jīng)機(jī)加工沖壓成乳突結(jié)構(gòu)，和極框焊接后鍍鎳而成。其中，鎳是非消耗性電極，在堿液里不易被腐蝕。乳突結(jié)構(gòu)有支撐電極和隔膜的作用，電解液可以在乳突與隔膜布形成的流道中流動(dòng)，同時(shí)乳突還有輸電的作用。

極框上分布有氣道孔和液道孔，與主極板焊接的部分被稱為舌板，極框最外側(cè)為密封線區(qū)，其余為隔膜和密封墊的重合區(qū)。極框整個(gè)寬度為密封線寬度、流道區(qū)域?qū)挾取⒏裟ず兔芊饩€重合區(qū)域?qū)挾取⑸喟鍖挾取?/span>

2、隔膜

堿性電解槽在電解過(guò)程中，陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣，陰極產(chǎn)生氫氣，隔膜的作用是防止氫氣和氧氣的混合。

適用于堿性電解槽的隔膜應(yīng)具備以下要求：

保證氫氣和氧氣分子不能通過(guò)隔膜，但允許電解液離子通過(guò)；

能夠耐高濃度堿液的腐蝕；

具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，能夠長(zhǎng)時(shí)間承受電解液和生成氣體的沖擊，隔膜結(jié)構(gòu)不被破壞；

為了降低電能損耗，隔膜必須要有較小的面電阻，因此隔膜孔隙率要盡可能高；

在電解溫度和堿液條件下隔膜能夠保持化學(xué)穩(wěn)定；

原料易得、無(wú)毒、無(wú)污染，廢棄物易處理。

用于堿性電解槽的隔膜最早使用石棉隔膜，目前主流使用的是聚苯硫醚PPS隔膜，高性能隔膜采用的是PPS涂覆無(wú)基層的復(fù)合膜，另外科研院所研發(fā)的重點(diǎn)隔膜還有聚四氟乙烯樹(shù)脂改性石棉隔膜、聚醚醚酮纖維隔膜、聚砜纖維隔膜等。

3、電極

堿性電解槽的電極，是電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所，也是決定電解槽制氫效率的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)大型堿性電解槽使用的電極，大多是鎳基的，如純鎳網(wǎng)、泡沫鎳或者以純鎳網(wǎng)或泡沫鎳為基底噴涂高活性催化劑。

堿性電解水制氫裝置工藝流程示意圖

二、堿性電解水制氫BOP輔助系統(tǒng)

堿性電解水制氫裝置BOP輔助系統(tǒng)包括8大系統(tǒng)：電源供應(yīng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、氣液分離系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、堿液系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)、冷卻干燥系統(tǒng)及附屬系統(tǒng)。