电解水制氢

南京理工大学

《新能源技术》课程报

告

姓名李伟杰学号：0910190131

学院(系):自动化学院

专业: 电气工程及其自动化

题目: 太阳能裂解水制氢

组别 3

任课教师戚志东

2012年4月16号

太阳能裂解水制氢

——李伟杰

摘要：用太阳能制氢因其具有能够有效解决能源危机、形成可持续的能源体系以及清洁无污染等优点而得到了广泛的关注。本文介绍了基于传统概念上太阳能制氢技术的新方法、新工艺及新材料，提出两种制氢主要途径，分析了目前的技术难点，最后论述了发展太阳能制氢技术的前景并指出了今后的研究方向。

关键字：太阳能光电解水光催化

hydrogen production using solar energy

——Li weijie

Abstract:hydrogen production using solar is arousing more and more concentration because of its advantages .First,it can be the key to solve the energy crisis .Second ,it can form sustainable energy system.Third,it is clean and tidy.no pollution is produced. The passage shows some new ways, new materials and new industrial processes to manufacture hydrogen. Two main ways are put forward and the Technical difficulties are analyzed. Finally the passage discusses the prospect of hydro producing using solar energy .

Keywords: solar energyphotocatalyticPhotoelectric

1.引言

太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁能源，氢能被认为是二次能源中一种最为理想的无污染的绿色能源。利用太阳能分解水制氢，从能源总量和利用方式角度看，都可以满足人类日益增长的能源需求，而且不会对环境带来任何污染，因而被认为是解决能源问题的最佳方案之一.，成为研究的热点。自从1972年Fuiishi和Honda报道了在n型半导体Ti02电极上发现水的电解，就开始了研究太阳能制氢的新纪元。但在技术层次，特别是在光催化剂的合成及筛选、电极材料的制备、提高制氢效率诸多方面要实现制氢的产业化，仍存在一定困难。本文介绍了基于传统概念上太阳能制氢技术的新方法和工艺，并就一些技术难点做了分析，最后论述了发展太阳能制氢技术的优势和前景。

2.太阳能制氢技术及其原理

太阳能光分解水制氢主要有两种途径，即太阳能光电化学分解水制氢和光催化分解水制氢。

2.1太阳能光电化学分解水制氢

光电化学池，即通过光阳极吸收太阳能并将光能转化为电能。光阳极通常为光半导体材料，受光激发可以产生电子一空穴对，

光阳极和对极(阴极)组成光电化学池，在电解质存在下光阳极吸光后在半导体带上产生的电子通过外电路流向对极，水中的质子从对极上接受电子产生氢气。图1是太阳能光电化学电池制氢的基本结构。它包括一个光阳极(一般是金属氧化物)和阴极(一般是Pt)，在电解液中，

氧化和还原反应分别在阳极和阴极发生。

光电化学分解水制氢的转换效率原则上取决

于电极的材料，但通过电极/电解液界面电位的修饰可以有效的防止电子一空穴的复合，从而能够有效的提高效率。要使分解水的反应发生，最少需要1．23V 的电压，现在最常用的电极材料是Ti02，其禁带宽度为3eV，把它用作太阳能光电化学制氢系统的阳极，能够产生0．7～0．9V的电压，因此要使水裂解必须施加一定的偏压。由于太阳能制氢中常用的

施加偏压方法有：利用太阳电池施加外部偏压和利用太阳电池在内部施加偏压，所以太阳能光电化学分解水制氢可分为一步法和两步法。

2.1.1一步法太阳能光电化学分解水制氢

一步法就是不将电能引出太阳电池，而是在太阳电池的两个电极板上制备催化电极，通过太阳电池产生的电压降直接将水分解成氢气与氧气该方法是近年来在多结叠层太阳电池(如三结叠层非晶硅太阳电池)研究方面取得进展的情况下逐渐被重视起来的。由于叠层太阳电池的开路电压可以超过电解水所需要的电压，而电解液又可以是透光的，所以将这种高开路电压的太阳电池置人电解液中，电解水的反应就会在光照下自发进行。

1.电化学电池裂解水结构

研究的重点是电池之间

的能隙匹配、电池表面

防腐层的选择和制备器

件结构的设计，对催化

电极的要求是有较低的

过电势、有好的脱附作

用、对可见光透明、防

腐、廉价。用Fe ：NiOx 。做阳极，coMo 做阴极，可以产生氢气，这种替代一方面可以制成透明催化电极，另一方面可以取代pt 电极以降低成本，在10．3％的三结非晶硅锗太阳能电池的基础上，应可达到7.8％的光一氢转换效率。 2.1.2二步法太阳能光电化学分解水制氢

两步法光伏电解水是将太阳能光电转换和电化学转换在两个独立的过程中进行。这样可以通过将几个太阳电池串连起来，以满足电解

水所需要的电压条件。

两步法制氢有以下优点：在系统中可以分别选用转化

效率高的太阳电池和较好的电化学电极材料以提高光

电化学转换效率；可以有效避免因使用半导体电极而

带来的光化学腐蚀问题。

但两步法要将电流引出电池，这要损耗很大的电能，

因为电解水只需要低电压，如若得到大功率的电能就

需要很大的电流，使得导线耗材和功率损耗都很大，

而且在电流密度很大时也加大了电极的过电势。

2.2光催化分解水制氢

是水对于可见光至紫外线是透明的，并不能直接吸收太阳光能。因此，想用光裂解水就必须使用光催化材料，通过这些物质吸收太阳光能并有效地传给水分子，使水发生光解。然而到目前为止，利用催化剂光解水的效率还很低，只有l ％～ 2％。已经研究过的用于光解水的氧化还原催化体系主要有半导体体系和金属配合物体系两种。

图2.结非晶硅锗太阳电池裂解水分子原理

图3.两步法光电化学制氢结构

2.2.1半导体体系

半导体光催化在原理上类似于光电化学池，细小的光半导体颗粒(如Ti02或Cds)可以被看作是一个个微电极悬浮在水中，它们像光阳极一样在起作用。所不同的是它们之间没有像光电化学池那样

被隔开，甚至对极也被设想是在同

一粒子上。在半导体微粒上可以担

载铂，有人把铂作为阴极来看待，

但从铂的作用机制上看更像是催化

剂，如图4示。因为在没有“外电

路”只有水作为电解质的情况下，

光激发所产生的电子无法像在体系外的导体中一样有序地从“光阳极”流向“阴极”，铂的主要功能是聚集和传递电子促进光还原水放氢反应。和光电化学池比较，半导体光催化分解水放氢的反应体系大大简化，但通过光激发在同一个半导体微粒上产生的电子空穴对极易复合。这样不但降低了光电转换效率，而且也影响光解水同时放氢放氧。实验用Ru02作为析氧催化剂促进光解水放氧，但实验证明即使在同时有铂存在下也只能加速光解水总反应的进行，而无助于在光解水产氢时同时放氧。尽管半导体光催化循环分解水同时放氢放氧未能实现，像络合催化光解水一样必须在反应体系中加入电子给体或受体分别放氢放氧，但半导体光催化的发展却为光催化研究打开了若干新的领域。如大气和水中污染物的消除以及光氧化合成含氧化合物等。这些新型光催化反应的发现，都是基于对光催化分解水认识的深化和受光催化分解水的启发。

2.2.2金属配合物体系

早期应用在水光化学分解中的催化剂是有机金属配合物双联吡啶钌，它既是电子受体，又是电子供体。有机金属配合物光催化分解水按化学计量产氢与产氧的研究并不多，通常研究的是其产氢或产氧的半反应，反应过程中要消耗一定的电子给体或受体。E 0[Ru(bpy)3+／Ru(bpy)2+]+的还原电位为-0.83V ，比H 20放H 2的电位(-0.41V)更低，足以使水还原[Ru(bpy)3+／Ru(bpy)2+]的氧化电位为1．27V ，比H 20放02的电位(0．82V)高。这种配合物光催化剂在可见光区有最大吸收，

其激

Figure 4催化制氢结构

发态寿命较长，有把光能转换为化学能的充裕

时间，并可在中性溶液中使用。此外，对其它

金属如Cr 、W 、Rh 等有机配合物及有机染料

的光催化水分解性能也进行了较多的研究，例

如w ，当温度从20℃上升到90℃时，催化效

率提高近3倍。

3.太阳能光解水的技术难点

太阳能光电化学分解水制氢的技术难点在于制备高效率、低成本的太阳电池(包括单结和多结)。光半导体材料，不管是作成光阳极还是直接悬浮到水中，都存在可见光利用率低的问题。若要使吸光材料对太阳光谱有较好的响应，也必须能够吸收可见光。然而，大多数吸光波长在可见区的窄带半导体，如CdS 等都很不稳定，在光解水体系中，特别是没有电子给体存在的条件下，极易发生光腐蚀。而相对比较稳定的宽带半导体，如Ti02等吸光波长范围却在紫外区。80年代中期，曾有人试图合成硫化钨等新型光半导体材料，但是至今尚未见有关报道。对光半导体材料，另一个要求是其平带电位必须和光解水反应所需要的能量相匹配。因此，综合对吸光和电荷转移这两种功能的要求，新型光半导体材料的选择也存在相当大的难度。在这方面我国的科研工作者取得了一定的成绩，南京大学的邹志刚根据材料的结晶结构和电子结构，考虑到光吸收引起的载流子激发跃迁、迁移与晶格振动、自旋状态的关系，首次在世界上发现可见光活性的催化剂并应用于光解水制氢。对于金属配合物体系，研究重点将放在高效的非贵金属配合物光催化剂的合成上。

4.太阳能制氢的前景展望

利用太阳能规模制氢并达到应用技术层面是一个充满活力且具有广阔前景的研究领域。在三十多年的历程中取得了丰硕的成果但若要达到应用层次仍需要深人研究。

1)要开辟新思路、建立新的研究手段以及构建高效制氢反应体系；

2)对于光电化学制氢的关键是高效率、低成本的单结和多结太阳电池的研究；

Figure 5光催化模型

3)对于光催化制氢的研究关键在光催化基本理论的研究以及高效、低成本、长寿命光催化材料的合成。催化材料包括半导体材料和金属络合物；

4)研究催化剂粒子尺寸大小、形态、表面形貌及晶相对光催化剂活性影响的规律，建立结构与光催化剂性能的关系；

5)研究电极表面光电化学过程；

6)构建高效的制氢器件对于提高制氢效率起着重要的作用。

利用太阳能制氢是一项前景广阔且极具挑战性的工作，要想使这一研究产业化必须有广大科研工作者以及各学科的联合攻关。

参考文献：

【1】黄金昭徐征李海玲亢国虎太阳能制氢技术研究进展太阳能学报

【2】倪萌太阳能制氢技术香港大学机械工程系

【3】张耀君郭烈赵亮杨鸿辉李明涛太阳能光催化分解水制氢体系能量转换效率及量子产率的实验测定与计算太阳能学报

水电解制氢项目可行性研究报告

水电解制氢项目可行性研究报告核心提示：水电解制氢项目投资环境分析，水电解制氢项目背景和发展概况，水电解制氢项目建设的必要性，水电解制氢行业竞争格局分析，水电解制氢行业财务指标分析参考，水电解制氢行业市场分析与建设规模，水电解制氢项目建设条件与选址方案，水电解制氢项目不确定性及风险分析，水电解制氢行业发展趋势分析提供国家发改委甲级资质专业编写：水电解制氢项目建议书水电解制氢项目申请报告水电解制氢项目环评报告水电解制氢项目商业计划书水电解制氢项目资金申请报告水电解制氢项目节能评估报告水电解制氢项目规划设计咨询水电解制氢项目可行性研究报告【主要用途】发改委立项，政府批地，融资，贷款，申请国家补助资金等【关键词】水电解制氢项目可行性研究报告、申请报告【交付方式】特快专递、E-mail 【交付时间】2-3个工作日【报告格式】Word格式；PDF格式【报告价格】此报告为委托项目报告，具体价格根据具体的要求协商，欢迎进入公司网站，了解详情，工程师（高建先生）会给您满意的答复。【报告说明】本报告是针对行业投资可行性研究咨询服务的专项研究报告，此报告为个性化定制服务报告，我们将根据不同类型及不同行业的项目提出的具体要求，修订报告目录，并在此目录的基础上重新完善行业数据及分析内容，为企业项目立项、上马、融资提供全程指引服务。

可行性研究报告是在制定某一建设或科研项目之前，对该项目实施的可能性、有效性、技术方案及技术政策进行具体、深入、细致的技术论证和经济评价，以求确定一个在技术上合理、经济上合算的最优方案和最佳时机而写的书面报告。可行性研究报告主要内容是要求以全面、系统的分析为主要方法，经济效益为核心，围绕影响项目的各种因素，运用大量的数据资料论证拟建项目是否可行。对整个可行性研究提出综合分析评价，指出优缺点和建议。为了结论的需要，往往还需要加上一些附件，如试验数据、论证材料、计算图表、附图等，以增强可行性报告的说服力。可行性研究是确定建设项目前具有决定性意义的工作，是在投资决策之前，对拟建项目进行全面技术经济分析论证的科学方法，在投资管理中，可行性研究是指对拟建项目有关的自然、社会、经济、技术等进行调研、分析比较以及预测建成后的社会经济效益。在此基础上，综合论证项目建设的必要性，财务的盈利性，经济上的合理性，技术上的先进性和适应性以及建设条件的可能性和可行性，从而为投资决策提供科学依据。投资可行性报告咨询服务分为政府审批核准用可行性研究报告和融资用可行性研究报告。审批核准用的可行性研究报告侧重关注项目的社会经济效益和影响；融资用报告侧重关注项目在经济上是否可行。具体概括为：政府立项审批，产业扶持，银行贷款，融资投资、投资建设、境外投资、上市融资、中外合作，股份合作、组建公司、征用土地、申请高新技术企业等各类可行性报告。报告通过对项目的市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等方面的研究调查，在行业专家研究经验的基础上对项目经济效益及社会效益进行科学预测，从而为客户提供全面的、客观的、可靠的项目投资价值评估及项目建设进程等咨询意见。可行性研究报告大纲（具体可根据客户要求进行调整）为客户提供国家发委甲级资质第一章水电解制氢项目总论第一节水电解制氢项目背景一、水电解制氢项目名称二、水电解制氢项目承办单位三、水电解制氢项目主管部门四、水电解制氢项目拟建地区、地点五、承担可行性研究工作的单位和法人代表

电解水制氢到底有啥优势

电解水制氢到底有啥优势尊敬的各位领导，各位专家，各位朋友，大家上午好。非常荣幸能够被邀请来参加2019年氢能发展与技术大会。我下面给大家粗略的介绍一下关于氢能发展，把主要的方面放在电解水方面，氢能可能是我们人类终极的能源，这个观点也被普遍的认可。我今天的报告是“氢能发展及电解水制氢”，主要是集中在目前的现状，我们的挑战以及前景。第一部分氢能发展的必要性我们首先讲氢能的发展的必要性。我们知道尤其我们现在的运输、汽车、船舶，我们烧的就是汽油和柴油，烧汽油和柴油，那就排放出了二氧化碳、一氧化碳、氧化氮、氧化硫等等污染物到我们的大气中，造成了污染，对我们人类的可持续发展造成了威胁。我们看看针对这种情况，目前世界各个国家都在发展新能源，我们知道人类未来的能源就是太阳能、风能、水电能、生物能、地热能等等。刚才任秘书长说，我们目前的石油，就是我们说的化石能源，我专门有一个报告关于化石能源的现状，就是说这个化石能源按照目前的燃烧速度的话，包括天然气、石油、碳以及核电，最多能够烧200-300年。所以发展新能源，利用太阳能、风能、电解能、生物能等等产生电能，将是我们未来的终极能源，以氢气或者是液态的氢气、气态的氢气为主要能源的载体是氢能经济的可持续发展的必然。我们知道这个里边氢气作为一个载体，就要牵扯到电化学能源的存储和储存的技术，它在氢能利用中发挥中心的作用，核心的作用。从太阳能、风能以及水电能，发电以后产生的电能，通过电化学的方法制氢，产生氢气把它储存起来，因为太阳能、风能，这些能都是我们的气候影响的。比如说太阳能，今天没有太阳，产生的电能就少，它这个能源是一种随着气候的波动而变化的能源，所以说这种能源在以前就把它叫做垃圾能源，但是现在由于我们有储能技术，随着技术的发展要充分的利用起来。最重要的一个方法就是把它储起来，储起来我们可以通过电化学的方法，把它产生的电能变成氢气，然后用氢气通过燃料电池产生电，再驱动我们的汽车运输，这种电我们叫是一种可携带的电，而不是可携带的电。比如墙上插头用的电，这叫做有有线电，我们用的叫做没有线的电能，这是非常重要的。当然我们也可以通过电池和超级电容器把它储存起来，转变成我们的家用。比如说我们手机里边的锂电池等等这些，也可以。但是作为一个能源的最大的未来的储存，还是要制氢。我们看看为什么氢能利用是未来发展的必然趋势？首先目前世界各个国家都在力图发展氢能来解决能源的安全问题，掌握国际能源领域的制高点，我们可以看到，目前世界各个发达国家，包括发展中国家都在做这个事情。国际能

制氢技术比较及分析报告

制氢技术综述&制氢技术路线选择一、工业制氢技术综述 1.工业制氢方案工业制氢方案很多，主要有以下几类：（1）化石燃料制氢：天然气制氢、煤炭制氢等。（2）富氢气体制氢：合成氨生产尾气制氢、炼油厂回收富氢气体制氢、氯碱厂回收副产氢制氢、焦炉煤气中氢的回收利用等。（3）甲醇制氢：甲醇分解制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇部分氧化制氢、甲醇转化制氢。（4）水解制氢：电解水、碱性电解、聚合电解质薄膜电解、高温电解、光电解、生物光解、热化学水解。（5）生物质制氢。（6）生物制氢。 2.工业制氢方案对比选择（1）煤炭制氢制取过程比天然气制氢复杂，得到的氢气成本也高。（2）由于生物制氢、生物质制氢和富氢气体制氢等方法制取的氢气杂质含量高、纯度较低，不能达到GT等技术提供商的氢气纯度要求。（3）国内多晶硅绝大多数都采用的是水电解制氢，只有中能用的是天然气制氢，而国外应用的更多是甲醇制氢，因此，我们重点选择以下三类方案进行对比：（A）天然气制氢（B）甲醇制氢（C）水电解制氢 3. 天然气制氢

（1）天然气部分氧化制氢因需要大量纯氧增加了昂贵的空分装置投资和制氧成本。（2）天然气自热重整制氢由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行，因此反应器仍需耐高温的不修锈钢管做反应器，这就使得天然气自热重整反应过程具有装置投资高，生产能力低的特点。（3）天然气绝热转化制氢大部分原料反应本质为部分氧化反应。（4）天然气高温裂解制氢其关键问题是，所产生的碳能够具有特定的重要

用途和广阔的市场前景。否则，若大量氢所副产的碳不能得到很好应用，必将限制其规模的扩大。（5）天然气水蒸汽重整制氢，该工艺连续运行, 设备紧凑, 单系列能力较大, 原料费用较低。因此选用天然气水蒸汽重整制氢进行方案对比。 4.甲醇制氢（1）甲醇分解制氢，该反应是合成气制甲醇的逆反应，在低温时会产生少量的二甲醚。（2）甲醇水蒸汽重整制氢，是甲醇制氢法中氢含量最高的反应。这种装置已经广泛使用于航空航天、精细化工、制药、小型石化、特种玻璃、特种钢铁等

水电解制氢的最新进展与应用

水电解制氢的最新进展与应用一、绿色能源氢能及其电解水制氢技术进展摘要：随着环境污染日益严重，越来越多的研究关注于绿色无污染能源，其中氢能清洁无污染、高效、可再生，是未来最有潜力的能源载体。利用电解水技术制氢是目前最有潜力的技术，也是一种经济有效的技术。绍了氢能的研究现状和水电制氢技术，着重介绍了碱性电解槽、子交换膜电解技术以及固体氧化物水电解技术，对现有技术进行了总结。 1.氢能的研究现状美国： 1990年，美国能源部（DOE）启动了一系列氢能研究项目。 2001年以来，美国政府制订了《自有车协作计划》、《美国氢能路线图》。 2004年2月，美国能源部出台的“氢态势计划”，并提出2040年美国将实现向氢经济的过渡。美国能源部、国防部、交通部、国家科学基金、美国宇航局和商务部以及8个国家实验室、2所大学和19 个公司签署了研发合同。欧盟： 2001 年11 月启动的“清洁能源伙伴计划”，欧盟拨款1850万欧元支持汉堡、伦敦等10个城市的燃料汽车示范项目。 2008年11 月初欧盟、欧洲工业委员会和欧洲研究社团联合制订了2020年氢能与燃料电池发展计划。日本： 1993年就制订了“新阳光计划”，预计到2020年投资30亿美元用于氢能关键技术的研发。并计划在2020年实现燃料电池汽车500 万辆，建成燃料电池发电系统10000MW。我国： 2003年11月我国加入了“氢能经济国际合作伙伴（IPHE）”，成为IPH首批成员国之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和《国家“十一五”科学技术发展规划》中都列入了发展氢能和燃料电池的相关内容。相对而言，我国在氢能和燃料电池汽车领域的技术研发工作开始得较晚，这方面的标准体系尚未形成，然而通过国内研究单位的协作努力，在材料、基础设施、燃料电池堆、整车集成等方面都已取得阶段性进展，目前已有多家企业与联合国发展计划署和全球环境基金合作，开展燃料电池客车的公交线路试运行。 2 水电解氢能的制备技术进展发展到现在，已有三种不同种类的电解槽，分别为碱性电解槽#聚合物薄膜电解槽和固体氧化物电解槽。 ①碱性电解槽碱性电解槽是发展时间最长、技术最为成熟的电解槽，具有操作简单、#成本低的优点，其缺点是效率最低，槽体示意图如图1 所示。国外知名的碱性电解水制氢公司有挪威留坎公司、格洛菲奥德公司和冰岛雷克雅维克公司等。电解槽一般采用压滤式复极结构或箱式单极结构，每对电解槽压在1.8~2.0V，循环方式一般采用混合碱液循环方式。

电解水制氢的原理

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电解水制氢的原理字体大小：大- 中- 小SBEPL发表于09-06-03 06:37 阅读(1274) 评论(0) 日志复制网址隐藏签名档大字体第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。二、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：

电解水制氢工艺描述说课讲解

电解水制氢工艺描述电解水生产氢气氧气是一个比较成熟的工艺。其主要组成部分有：电解槽、气水分离罐、加碱罐、洗涤罐、脱水罐、缓冲罐、冷却水箱等，电气、仪表及配套的设备元器件主要有：直流电解电源（简称电解电源）、电源冷却循环泵（简称电源冷却泵或电源泵）、电解液循环泵（简称循环泵）、电解系统冷却循环泵（简称电解冷却泵或冷却泵）、补水泵、电磁阀、压力变送器、温度变送器、差压变送器、流量计、压力表、减压阀、回火防止器、纯净水生产装置等。电解水制氢工艺流程示意图见图1。电解水制氢工艺流程示意图1 图压力的单位为Mpa，小数点后面保留3位。差压的单位为kPa，小数点后面保留2位,流3/h，小数点后面保留2位。温度的单位为°C，小数点后面保留1位量单位为m,累计流量的3，小数点后面保留1位，累计工作时间的单位为h m，小数点后面保留1位。单位为所有的电磁阀均为电开阀，通电开启，断电关闭。一、电解电源DDY、电源冷却泵DLB、循环泵XHB及冷却泵LQB控制

1、氢气压力P由压力变送器PT101变送为4~20mA直流信号，根据氢气压力P 控制电HH解电源DDY（电解电源DDY由一个开关量信号控制运行与停止）、电源冷却泵DLB和循环泵XHB（电源冷却泵DLB和循环泵XHB与电解电源DDY同步受氢气压力P控制）的通断，氢气压H力可以在触摸屏上设置：氢气压力上限设定值○（简称压力设定上限）P的设置范围0~3.00Mpa（参考值0.40Mpa）；1HH氢气压力下限设定值○（简称压力设定下限）P的设置范围 0~3.00MPa（参考值0.35Mpa）。2HL参考值就是第一次开机设置时（或者长时间断电数据丢失时）推荐使用的数值。当氢气压力P高于压力设定上限P，P＞P，DO1输出为OFF,电解电源DDY、电源泵○3HHHHHH DLB和循环泵XHB停止运行；氢气压力P低于压力设定下限P，○P＜P， DO1输出为ON,电解电源DDY、电源泵DLB4HLHHLH和循环泵XHB通电运行。 2、当电解系统温度（实际为电解系统电解液的温度，简称电解温度）T由温度变送器TT101E变送为4~20mA直流信号，根据电解温度T控制电解电源DDY的通断，电解温控温度可在触E摸屏上设置：电解系统温度上限设定值○（简称电解温控上限）T设置范围55~95°C（参考值90°C）；1EH电解系统温度下限设定值○（简称电解温控下限）T设置范围50~90°C（参考值85°C）。2EL当电解系统温度T超过电解温控上限T，T＞T，发出报警信号，DO9输出为ON，同○3EHEHEE时DO1输出为OFF，电解电源DDY、电源泵DLB 和循环泵XHB停止运行，但这时其他系统继续正常工作。．当电解系统温度T低于电解温控下限T，T＜T，解除报警， DO9为OFF，电解系统○4ELEELE恢复正常工作。 3、根据电解温度T控制冷却泵LQB的通断，冷却温控温度上下限可在触摸屏上设置：E电解冷却温度上限设定值○（简称冷却温控上限）T设置范围30~90°C （参考值90°C）；1CH电解冷却温度下限设定值○（简称冷却温控下限）T设置范围30~90°C（参考值85°C）。2CL当电解温度T超过冷却温控上限T，T＞T，DO2输出为OFF，冷却泵LQB停止运行。○3CHECHE当电解温度T低于冷却温控下限T，T＜T，解除报警， DO9为OFF，电解系统恢复○4CLCLEE正常工作。电解与冷却控制流程框图如下： PT101) 氢气AI1HH TT101) ＞TT OR 电解温度AI2(电解停止OFF,DO10为EHE DO9 )产生报警(共8个报警力PPT101) ＜P 氢气压AI1( HLH TT101) T T＜AND

电解水制氢

水电解制氢水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电, 水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。中文名水电解制氢运用试剂碱性电解液或纯水法拉第定律其化学反应式如下： ①、碱性条件：阴极：4H2O+4e-=2H2f +40H 阳极：4OH--4e =2H2O+O 2f 总反应式：2H 2O=2H 2? + O t ②、酸性条件：阳极：2H2O-4e-=O2t +4h t 阴极：4H++4e-=2H2t 反应遵循法拉第定律，气体产量与电流和通电时间成正比。固体聚合物电解质，SPE电解水，最初用于向宇宙飞船或潜水艇供氧，或在实验室作为氢气发生器（可用于气体色谱）。核电大规模发展以后，人们利用SPE技术在用电低谷电解水产生氢，在供电高峰以SPE氢-氧燃料电池向外供电，使之成为能量贮存转换装置通过直接电解纯水产生高纯氢气（不加碱），电解池只电解纯水即可产氢。通电后，电解池阴极产氢气，阳极产氧气，氢气进入氢/水分离器。氧气排入大气。氢/水分离器将氢气和水分离。氢气进入干燥器除湿后，经稳压阀、调节阀调整到额定压力（0.02?0.45Mpa 可调）由出口输出。电解池的产氢压力由传感器控制在0.45Mpa左右，当压力达到设定值时，电解池电源供应切断；压力下降，低于设定值时电源恢复供电。 3 在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产电解水水（H2O）被直流电电解生成氢气和氧气的过程被称为电解水。电流通过水（H2O）时，在阴极通过还原水形成氢气（H2）,在阳极则通过氧化水形成氧气（O2）。氢气生成量大约是氧气的两倍。电解水是取代蒸汽重整制氢的下一代制备氢燃料方法。中文名

电解水制氢的原理

第二节电解水制氢得原理一、氢气得工业制法在工业上通常采用如下几种方法制取氢气:一就是将水蒸气通过灼热得焦炭（称为碳还原法)，得到纯度为75％左右得氢气；二就是将水蒸气通过灼热得铁，得到纯度在9７％以下得氢气；三就是由水煤气中提取氢气,得到得氢气纯度也较低;第四种方法就就是电解水法，制得得氢气纯度可高达99%以上,这就是工业上制备氢气得一种重要方法。在电解氢氧化钠(钾）溶液时,阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。?对用于冷却发电机得氢气得纯度要求较高,因此，都就是采用电解水得方法制得。?二、电解水制氢原理所谓电解就就是借助直流电得作用，将溶解在水中得电解质分解成新物质得过程。?1、电解水原理?在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出得物质与原来得电解质完全没有关系，被分解得就是作为溶剂得水，原来得电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。?在电解水时，由于纯水得电离度很小，导电能力低，属于典型得弱电解质，所以需要加入前述电解质,以增加溶液得导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气与氧气。氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾就是强电解质,溶于水后即发生如下电离过程：? 于就是，水溶液中就产生了大量得K+与OH—。?(２)金属离子在水溶液中得活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下: K〉Na〉Mg＞Ａｌ＞Mｎ＞Zn＞Fｅ＞Ni〉Ｓn>Pb〉H〉Cu〉Hg＞Ag＞Au?在上面得排列中,前面得金属

比后面得活泼。（3）在金属活泼性顺序中,越活泼得金属越容易失去电子,否则反之。从电化学理论上瞧,容易得到电子得金属离子得电极电位高，而排在活泼性大小顺序前得金属离子,由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+得电极电位＝—1、71V,而K+得电极电位=—2、６６V,所以，在水溶液中同时存在H+与K+时,H＋将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K＋则仍将留在溶液中。?（4）水就是一种弱电解质,难以电离.而当水中溶有KOH时，在电离得K+周围则围绕着极性得水分子而成为水合钾离子,而且因K＋得作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，Ｋ+带着有极性方向得水分子一同迁向阴极,这时Ｈ+就会首先得到电子而成为氢气。?2、水得电解方程在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极与阳极上分别发生下列放电反应,见图8—3. ?图８—3 碱性水溶液得电解（１)阴极反应。电解液中得H+(水电离后产生得)受阴极得吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气,其放电反应为: ?(２）阳极反应。电解液中得OH-受阳极得吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水与氧气，其放电反应为: ?阴阳极合起来得总反应式为：?电解? 所以，在以ＫＯH为电解质得电解过程中，实际上就是水被电解，产生氢气与氧气，而KＯH只起运载电荷得作用。?三、电解电压?在电解水时,加在电解池上得直流电压必须大于水得理论分解电压,以便能克服电解池中得各种电阻电压降与电极极化电动势.电极极化电动势就是阴极氢析出时得超电位与阳极氧极出时

电解水制氢的原理

电解水制氢的原理一、氢气的工业制法在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。二、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前

电解水制氢的原理

日志复制网址隐藏签名档大字体第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。二、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：

于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位=-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。（4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图8-3。图8-3 碱性水溶液的电解（1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其放电反应为：

电解水制氢工艺描述

电解水制氢工艺描述电解水生产氢气氧气就是一个比较成熟得工艺、其主要组成部分有:电解槽、气水分离罐、加碱罐、洗涤罐、脱水罐、缓冲罐、冷却水箱等,电气、仪表及配套得设备元器件主要有:直流电解电源(简称电解电源)、电源冷却循环泵(简称电源冷却泵或电源泵)、电解液循环泵(简称循环泵)、电解系统冷却循环泵(简称电解冷却泵或冷却泵)、补水泵、电磁阀、压力变送器、温度变送器、差压变送器、流量计、压力表、减压阀、回火防止器、纯净水生产装置等。电解水制氢工艺流程示意图见图１。图1 电解水制氢工艺流程示意图

压力得单位为Mpa,小数点后面保留3位。差压得单位为kPa,小数点后面保留2位,流量单位为m3/h,小数点后面保留2位。温度得单位为°C,小数点后面保留1位,累计流量得单位为m3,小数点后面保留1位,累计工作时间得单位为ｈ,小数点后面保留1位。所有得电磁阀均为电开阀,通电开启,断电关闭。一、电解电源DDY、电源冷却泵DＬB、循环泵XHＢ及冷却泵LQB控制表１电解系统与冷却系统对应输入输出关系表 1、氢气压力P H 由压力变送器ＰT101变送为4～２0ｍA直流信号,根据氢气压力P H 控制电解电源DDY(电解电源DＤY由一个开关量信号控制运行与停止)、电源冷却泵DLＢ与循环泵 XHＢ(电源冷却泵ＤLＢ与循环泵XHB与电解电源DDY同步受氢气压力ＰＨ控制)得通断,氢气压力可以在触摸屏上设置: 错误!氢气压力上限设定值(简称压力设定上限)P HＨ得设置范围0～3.００Ｍpａ(参考值0.4０Mpａ); ＼o＼ａc(○,2)氢气压力下限设定值(简称压力设定下限)P ＨL 得设置范围０~3、0０ MPa(参考值0、35Mpa)、参考值就就是第一次开机设置时(或者长时间断电数据丢失时)推荐使用得数值、＼o＼ac(○,３)当氢气压力Ｐ H 高于压力设定上限P HH ,P H ＞Ｐ HＨ ,DO1输出为OＦＦ,电解电源DDY、电源泵DLB与循环泵XHＢ停止运行; 错误!氢气压力ＰＨ低于压力设定下限P HＬ ,Ｐ H ＜P HL , DＯ1输出为ＯＮ,电解电源DDＹ、电源泵ＤLＢ与循环泵XHＢ通电运行、 2、当电解系统温度(实际为电解系统电解液得温度,简称电解温度)T E 由温度变送器TＴ１ 01变送为4~２0ｍA直流信号,根据电解温度T E 控制电解电源ＤDY得通断,电解温控温度可在触摸屏上设置: 错误!电解系统温度上限设定值(简称电解温控上限)T EH 设置范围５５~95°Ｃ(参考值90°C);

电解水制氢氧

1概述氢能是一种二次能源，最丰富的含氢物质是水H2O，其次就是各种矿物燃料（煤、石油、天然气）及各种生物质等。各种矿物燃料制氢，因其制氢成本较其它物质制氢成本低，是目前制氢的最主要方法。但矿物燃料储量有限，且制氢过程会对环境造成污染。从长远看以水为原料制取氢气是最有前途的方法，原料取之不尽，而且氢燃烧放出能量后又生成产物水，不造成环境污染。以煤为燃料制气生产合成氨、甲醇等化工产品及生活煤气时，造气炉多以氧作为辅助气化剂。氧气靠空分装置分离空气得到。电解水制氢气、氧气，氧气供造气炉用，氢气作为合成气使用。此流程能使氢、氧得到很好的使用。 2电解水制氢、氧水分解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定的能量，则可使水分解。以水为原料制氢主要有：1热化学循环法、2光化学法、3电解法、4高温水热裂法制氢等。热化学循环法制氢是利用太阳能或高温气冷堆原子能电站的热能，使反应不断循环进行，达到连续制氢的目的。光化学制氢是以水为原料，光催化分解制取氢气的方法。光催化过程是指含有催化剂的反应体系，在光照下由于有催化剂存在，促使水解制得氢气。水电解制氢是一种

较为方便的方法。在充满电解质的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。高温水热裂法制氢：将水蒸汽加热300K以上，使水分子热裂，直接分解成氢气和氧气。水电解制氢是目前工业化制氢、氧所采用的最广泛的方法。电解水制氢，关键是耗能问题。以电能换氢能，成本很高。日本开发了高温加压法，将电解水的效率提高到75%；美国建成一种SPE工业装置，能量效率达90%；我国研制了双反应器制氢工艺。先进的PEM电解工艺，是一种可逆的电／氢转换装置，是燃料电池和产氢的电解槽的统一，总转换效率可达95%。电解水制氢的电耗一般为4.5～5.5kwh/m3。正在开发的新工艺有: 固体电解质电解水制氢，可简化流程，提高制氢效率和降低能耗；高温水蒸汽电解工艺，电耗可降低到3kwh/ m3。电解水制氢气的投资成本与其规模成正比，大型碱电池制氢系统的单位投资成本一般为400-600美兀/kW,电解水的规模可以大到11万千瓦。目前市场上的电解槽可以分为三种: (1)碱性电解槽(2) 质子交换膜电解槽(3)固体氧化物电解槽。碱性电解槽是最早商业化的电解槽技术, 虽然其效率是三种电解槽中最低的, 但由于价格低廉, 目前仍然被广泛使用, 尤其是在大规模制氢工业中。碱性电解槽的缺点是效率较低和使用石棉作为隔膜. 石棉具有致癌性, 很多国家已经提出要禁止石棉。碱性电解槽中的使用。质子交换膜电解槽由于转换

电解水制氢实用工艺描述

压力的单位为Mpa，小数点后面保留3位。差压的单位为kPa，小数点后面保留2位,流量单位为m3/h，小数点后面保留2位。温度的单位为°C，小数点后面保留1位,累计流量的单位为m3，小数点后面保留1位，累计工作时间的单位为h，小数点后面保留1位。所有的电磁阀均为电开阀，通电开启，断电关闭。一、电解电源DDY、电源冷却泵DLB、循环泵XHB及冷却泵LQB控制表1 电解系统与冷却系统对应输入输出关系表 1、氢气压力P H 由压力变送器PT101变送为4~20mA直流信号，根据氢气压力P H 控制电解电源DDY（电解电源DDY由一个开关量信号控制运行与停止）、电源冷却泵DLB和循环泵 XHB（电源冷却泵DLB和循环泵XHB与电解电源DDY同步受氢气压力P H 控制）的通断，氢气压力可以在触摸屏上设置： ○1氢气压力上限设定值（简称压力设定上限）P HH 的设置范围0~3.00Mpa（参考值0.40Mpa）； ○2氢气压力下限设定值（简称压力设定下限）P HL 的设置范围0~3.00MPa（参考值0.35Mpa）。参考值就是第一次开机设置时（或者长时间断电数据丢失时）推荐使用的数值。 ○3当氢气压力P H 高于压力设定上限P HH ，P H ＞P HH ，DO1输出为OFF,电解电源DDY、电源泵 DLB和循环泵XHB停止运行； ○4氢气压力P H 低于压力设定下限P HL ，P H ＜P HL ， DO1输出为ON,电解电源DDY、电源泵DLB 和循环泵XHB通电运行。 2、当电解系统温度（实际为电解系统电解液的温度，简称电解温度）T E 由温度变送器TT101 变送为4~20mA直流信号，根据电解温度T E 控制电解电源DDY的通断，电解温控温度可在触摸屏上设置： ○1电解系统温度上限设定值（简称电解温控上限）T EH 设置范围55~95°C（参考值90°C）； ○2电解系统温度下限设定值（简称电解温控下限）T EL 设置范围50~90°C（参考值85°C）。 ○3当电解系统温度T E 超过电解温控上限T EH ，T E ＞T EH ，发出报警信号，DO9输出为ON，同时DO1输出为OFF，电解电源DDY、电源泵DLB和循环泵XHB停止运行，但这时其他系统继续正常工作。

电解水制氢的原理

第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。二、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。

（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位=，而K+的电极电位=，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。（4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图8-3。图8-3 碱性水溶液的电解（1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其放电反应为：（2）阳极反应。电解液中的OH-受阳极的吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水和氧气，其放电反应为：阴阳极合起来的总反应式为：电解所以，在以KOH为电解质的电解过程中，实际上是水被电解，产生氢气和氧气，而KOH只起运载电荷的作用。

电解水制氢的原理

-SBEP发表 09-06-03 06:37 阅(1274) 评(0字体大小 - 日复制网址隐藏签名档大字第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。二、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：。OH-和K+于是，水溶液中就产生了大量的．（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位=，而K+的电极电位=，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。（4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图8-3。图8-3 碱性水溶液的电解（1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其放电反应为：（2）阳极反应。电解液中的OH-受阳极的吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水和氧气，其放电反应为：阴阳极合起来的总反应式为：电解

电解水制氢

电解水制氢在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。一、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下：K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化

学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位 =-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。（4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图1。图1 碱性水溶液的电解（1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其放电反应为：（2）阳极反应。电解液中的OH-受阳极的吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水和氧气，其放电反应为：阴阳极合起来的总反应式为：电解

电解水制氢技术在可再生能源发电领域的应用

电解水制氢技术在可再生能源发电领域的应用 1、引言随着国民经济的迅速增长，对能源的需求日益旺盛，能源短缺以及化石能源所产生的环境污染问题日益尖锐。新能源资源潜力大，可持续利用，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面发挥了重要作用，已引起了国际社会的广泛关注。在能源安全与环境保护的双重压力下，技术相对成熟、具备规模化开发条件的风力发电、太阳能光伏发电、太阳能光热发电等在世界围取得了飞速发展。由于风能等可再生能源自身特点决定了风电、太阳能发电等是典型的随机性、间歇性电源。其大规模并网发电对电网的安全稳定和运行调度等诸多方面均有很大影响。特别是随着可再生能源发电规模的不断扩大，对电网的影响将更加显著，这已成为制约可再生能源发电规模化发展的严重障碍。电解水制氢是一种高效、清洁的制氢技术，其制氢工艺简单，产品纯度高，氢气、氧气纯度一般可达99.9％，是最有潜力的大规模制氢技术。特别是随着目前可再生能源发电的日益增长，氢气将成为电能存储的理想载体。通过将可再生能源发电经过电解水制氢技术，将可再生能源产生的电能转化为氢能进行储存，并且根据实际需要，

还可通过后续化工过程将氢能转化为甲烷、甲醇及其他液态燃料等。目前我国氢气年产量已逾千万吨规模，位居世界第一。工业规模的制氢方法主要包括甲烷蒸汽重整和电解水制氢，其中电解水制氢的产量约占世界氢气总产量4％。尽管甲烷蒸汽重整是目前最经济的制氢方法，但其在生产过程中不仅消耗大量化石燃料，而且产生大量二氧化碳。电解水制氢工艺过程简单，产品纯度高，通过采用可再生能源作为能量来源，可现氢气的高效、清洁、大规模制备，该技术也可以用于CO2的减排和转化，具有较为广阔的发展前景。目前的电解水制氢方法主要有三种：碱性电解水制氢，固体聚合物电解水制氢，及高温固体氧化物电解水制氢。碱性电解水制氢是目前非常成熟的制氢方法，目前为止，工业上大规模的电解水制氢基本上都是采用碱性电解制氢技术，该方法工艺过程简单，易于操作。电解制氢的主要能耗为电能，每立方米氢气电耗约为4.5～5.5kWh，电费占整个电解制氢生产成本的80％左右。因此，电解水制氢技术特别适用于风力发电等可再生能源发电的能源载体。 2、电解水制氢技术 2.1 碱性电解水电解制氢碱性电解水制氢装置是由若干个单体电解池组成，每个电解池由阴极、阳极、隔膜及电解液构成。通入直流电后，水在电解池中被分解，在阴极和阳极分别产生氢气和氧气。通常电解液都是氢氧化钾溶