Électrodes pour électrolyse de l'eau alcaline, électrolyseurs de production d'hydrogène - Principes, matériaux et structures

Électrodes pour électrolyse de l'eau alcaline, électrolyseurs de production d'hydrogène - Principes, matériaux et structures

1. Principe d'action de l'électrode

Tout d’abord, le rôle de l’électrocatalyseur dans électrolyseur de production d'hydrogène est crucial. C'est le lieu où se produit la réaction électrochimique et le facteur fondamental qui détermine l'efficacité de la production d'hydrogène de l'électrolyseur de production d'hydrogène.

Théoriquement, la tension de l'électrolyse de l'eau est de 1,23 V et la tension du neutre thermique est de 1,48 V. Cependant, dans les équipements réels à grande échelle, la tension d'une seule chambre d'électrolyse atteint environ 2 V. Dans des conditions de fonctionnement à haute densité de courant (le le courant de fonctionnement de l'électrolyseur industriel est d'environ 3 000 à 4 000 A), la polarisation électrochimique de la cathode et de l'anode joue un rôle important.

2. Matériaux et structure des électrodes
Actuellement, il existe de nombreux types de catalyseurs pour l'électrolyse de l'eau alcaline du point de vue de la recherche scientifique, notamment les catalyseurs à base de métaux précieux (Pt, Pd, Au, Ag, etc.), les catalyseurs à base de métaux non précieux (Fe, Co, Ni, etc. .), et les catalyseurs non métalliques (matériaux carbonés, etc.).

Actuellement, la plupart des catalyseurs utilisés dans les grandes cellules électrolytiques sont à base de Ni, un maillage de nickel pur ou une mousse de nickel ou des catalyseurs à base de Ni hautement actifs (nickel de Raney, sulfure de nickel activé, alliage NiMo ou NiAl activé, etc.) pulvérisés sur cette base.

Il y a deux catalyseurs dans une chambre électrolytique, un à la cathode et un à l'anode, répartis de part et d'autre du diaphragme et en contact direct avec le diaphragme. La forme est généralement conforme à la forme de la cellule électrolytique (généralement circulaire), et sa surface géométrique est égale à la surface efficace de la cellule électrolytique.

Le treillis Ni est généralement constitué d'un treillis métallique Ni de 40 à 60 mailles découpé en cercle, et le diamètre du fil Ni est d'environ 200 um. Bien que la structure du treillis métallique Ni soit simple, sa surface est beaucoup plus grande que celle de la plaque Ni. Lorsque la même tension de cellule est appliquée, il existe davantage de sites de réaction électrochimique, ce qui peut générer un courant plus important.

Avec le développement continu de production d'hydrogène d'énergie renouvelable Dans l'industrie, les exigences en matière d'équipements d'électrolyseurs à grande échelle sont de plus en plus élevées. La simple superposition de cellules entraînera une longueur trop longue de l'électrolyseur, ce qui n'est pas propice au montage et à l'installation de l'électrolyseur. Il existe également de nombreux problèmes tels que l'enfoncement au milieu de l'électrolyseur.

Il s’agit donc d’une voie réalisable pour améliorer la densité de courant en optimisant le catalyseur. Selon la loi de Faraday, la masse de la substance subissant des modifications chimiques à l'interface de l'électrode est proportionnelle à la quantité d'électricité qui y passe. La clé pour augmenter la densité de courant est d'augmenter la vitesse de réaction électrochimique à la surface du catalyseur sous une cellule donnée. tension, qui dépend de deux aspects des caractéristiques du catalyseur, à savoir le nombre de sites catalytiques et l'activité intrinsèque des sites catalytiques.