A maior diferença entreEletrolisador PEMe eletrolisador alcalino é a diferença na densidade de corrente. A densidade de corrente do eletrolisador alcalino é geralmente 3000-6000 a/m2, enquanto a densidade de corrente do eletrolisador PEM é geralmente 10000-20000 a/m2 ou até mais alta. A diferença na densidade atual leva a:
(1) o eletrolisador PEM é menor em tamanho e ocupa menos espaço na mesma produção de hidrogênio;
(2) O eletrolisador PEM tem um tempo de início mais curto, porque o eletrolisador gera aquecimento mais rapidamente após a densidade da corrente aumenta, a temperatura interna do eletrolisador aumenta mais rapidamente e a temperatura operacional do eletrolisador PEM (50-80}}) é ligeiramente inferior ao do eletrolisador alcalino (60-90 grau).
A diferença na densidade de corrente entre o eletrolisador alcalino e o eletrolisador PEM vem principalmente da diferença no catalisador e da diferença no pH no ambiente de reação.
Primeiro de tudo, em termos de catalisador, o catalisador usado no eletrolisador alcalino é o catalisador de metal não precioso à base de NI, e o catalisador usado em eletrolisador PEM é Pt (cátodo), IR (ânodo) e outros catalisadores de metal preciosos.
Como pode ser visto na figura, para a reação dela, o metal pt está no topo da curva do vulcão. Comparado com a Ni de metal, quando o Metal Pt catalisa a reação dela, a densidade de corrente de troca é maior. Quando o superpotencial é o mesmo, a taxa de reação (densidade de corrente) de Pt que a catalisa será uma ordem de magnitude maior que a densidade de corrente quando a Ni for usada como catalisador. Da mesma forma, a partir da curva de vulcão OER, pode-se observar que o catalisador baseado em IR está mais próximo do topo da curva do vulcão do que o catalisador baseado em NI, e o superpotencial necessário para o catalisador baseado em IR é menor na mesma corrente densidade.
Em termos de ambiente de pH em condições de reação eletroquímica, o eletrólito da eletrólise da água alcalina é de 30% de solução de KOH, e todo o ambiente de reação está cheio de OH-, que é uma reação de eletrólise aquática que ocorre sob fortes condições alcalinas; Enquanto na eletrólise da água PEM, a água pura é adicionada ao ânodo como reagente, um grande número de prótons é gerado no ânodo e depois passa pela membrana de troca de prótons para o cátodo, de modo que a eletrólise de água PEM é uma reação de eletrólise de água que ocorre sob fortes condições de ácido. Tome a reação dela como exemplo. Essa reação é uma reação eletroquímica dependente de pH muito óbvia, ou seja, a cinética da reação dela está relacionada ao ambiente de pH, além do catalisador.
Como mostrado na figura acima, em um ambiente fortemente ácido (pH =1), a densidade atual dela sob a mesma tensão aplicada é mais de 10 vezes a densidade de sua corrente sob um ambiente fortemente alcalino (pH {{2} }) sob a mesma tensão aplicada. Portanto, para a PT, a cinética da reação de catalisá -la em condições fortemente ácidas é muito mais rápida do que a de um ambiente fortemente alcalino.
Em geral, a atividade catalítica intrínseca de catalisadores de metais preciosos, como Pt e IR/Ru, é melhor que o dos catalisadores à base de Ni. Ao mesmo tempo, para reações sensíveis ao pH, como ela em condições ácidas, a cinética de Pt a catalisando em condições ácidas é muito melhor do que a de condições alcalinas. Portanto, a densidade de corrente do eletrolisador PEM é maior que a do eletrolisador alcalino. Além disso, a espessura da membrana de troca de prótons do eletrolisador PEM é pequena e a estrutura celular é relativamente compacta, o que torna a impedância ôhmica dentro da célula pequena, o que também contribui para uma parte da alta densidade de corrente.
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