알칼리수 전기분해 수소 생산 전해조용 전극 - 원리, 재료 및 구조

알칼리수 전기분해 수소 생산 전해조용 전극 - 원리, 재료 및 구조

1. 전극의 작용원리

먼저, 전기촉매의 역할은 다음과 같습니다. 수소 생산 전해조 결정적이다. 전기화학적 반응이 일어나는 곳으로 수소생산 전해조의 수소생산 효율을 결정하는 근본적인 요소이다.

이론적으로 물 전기분해의 전압은 1.23V, 열 중성 전압은 1.48V이다. 그러나 실제 대규모 장비에서는 단일 전기분해실의 전압이 약 2V에 달한다. 산업용 전해조의 작동 전류는 약 3000-4000A입니다. 음극과 양극의 전기화학적 분극이 큰 부분을 차지합니다.

2. 전극 재료 및 구조
현재 과학적인 연구 관점에서 알칼리수 전기분해를 위한 촉매에는 귀금속 기반 촉매(Pt, Pd, Au, Ag 등), 비귀금속 기반 촉매(Fe, Co, Ni 등) 등 다양한 종류가 있습니다. .), 비금속계 촉매(탄소재료 등) 등이 있다.

현재 대형 전해조에 사용되는 대부분의 촉매는 Ni 기반의 순수 니켈 메쉬 또는 니켈 폼 또는 이를 기반으로 분사되는 고활성 Ni 기반 촉매(Raney 니켈, 활성화된 니켈 황화물, NiMo 합금 또는 활성화된 NiAl 등)입니다.

전해실에는 두 개의 촉매가 있는데, 하나는 음극에, 다른 하나는 양극에 있으며 격막의 양쪽에 분포되어 격막과 직접 접촉합니다. 모양은 일반적으로 전해조의 모양(일반적으로 원형)과 일치하며 기하학적 면적은 전해조의 유효 면적과 동일합니다.

Ni 메쉬는 일반적으로 40-60 메쉬의 Ni 와이어 메쉬를 원형으로 절단하여 만들어지며, Ni 와이어의 직경은 약 200um입니다. Ni 철망의 구조는 단순하지만 표면적은 Ni 판보다 훨씬 큽니다. 동일한 셀 전압을 가하면 전기화학 반응 부위가 많아져 더 큰 전류가 생성될 수 있다.

지속적인 개발로 재생에너지 수소 생산 업계에서는 대규모 전해조 장비에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있습니다. 단순한 셀 중첩으로 인해 전해조의 길이가 너무 길어져 전해조의 조립 및 설치에 도움이 되지 않습니다. 전해조 중간에 가라앉는 등의 문제도 많다.

따라서 촉매를 최적화하여 전류 밀도를 향상시키는 것이 가능한 경로입니다. 패러데이의 법칙에 따르면 전극 계면에서 화학적 변화를 겪는 물질의 질량은 전달되는 전기의 양에 비례한다. 전류 밀도를 높이는 핵심은 주어진 셀 아래 촉매 표면에서 전기화학 반응 속도를 높이는 것이다. 전압은 촉매 특성의 두 가지 측면, 즉 촉매 부위의 수와 촉매 부위의 고유 활성에 따라 달라집니다.