一些国家水电解制氢技术的研究状况.pdf

2011年 3期、4期 一 些国家水电解制氢技术的研究状况 杨 奇 (中国船舶重512集 团公司第七一八研究所 ) 摘 要 氢气在很多工业部门和作为未来新的能源已得到广泛应用，水电解制氢是生产氢气的一种 重要方式，美国和一些国家都制定了相关的发展规划研制先进的水电解制氢技术。本文简 要地介绍了一些国家对水电解制氢技术的研制状况。 关键词 水电解制氢 研究状况 1 美国水电解制氢技术的研发状况 美国的通用 电气公司、德利戴恩能源系统和生命支持有限公司是三个主要从事水 电解制氢装置 研制的生产厂家，他们虽然都是从事水 电解制氢技术的研制，但其 目的和研究重点却略有不同。 (1)通用 电气公司一SPE水电解技术 通用 电气公司主要从事固体聚合物电解质阳离子交换和催化 电极技术的研究，该项技术最初是 为Gemini宇航计划的燃料电池而研制的。为了按 比例放大、改进电解效率，提高 电流密度生产氢气 和降低氢生产成本，通用电气公司早在 1975年就制定了SPE制氢系统的性能发展 目标见表 1，为此 建造 了一台由60个电解小室组成的、产氢量 2000CF／la电解制氢系统，运行达 700多小时，在电流 密度为 1000A／SF时，整套系统的效率 (包括各种损失)达 78％。后来又改进了隔膜 的厚度和 电流 集流器的制造技术，降低了电流集流器的电阻，通过这项改进使小室电压下降 100mV。在以后建造 的只有三个电解小室的电解制氢系统其效率约达 84％。Nation隔膜和有关催化剂加载的限量以及高 成本电流集流器是实现最终 目标的主要瓶颈，GE着手研究与隔膜降成本和实现减少催化剂加载的有 关问题，同时还要解决电解槽的密封、水纯度和电解槽 电阻等相关问题。在尼亚加拉一莫哈维克 (Niagara—Mohawk)帝国电能研究公司的支持下，GE把主要重点放在 1SF和 2．5SF电解小室／系统 的长期实验 以便继续论证 电解槽的技术改进，降低制造成本，为宇宙飞船和核潜艇建造供氧装置和 早 日使 SPE水 电解制氢装置技术实现工业化 。 表 1 GE／SPE水电解工艺技术性能 参数 以 l975年为基础 1980～1981年论证的 目标 (1980年修订) 电解小室面积 0．05f 2．5ft2 10 系统能力 2kW 2O0kW 2～5kW 电流密度 100~2O0A／SF 1000A／SF 1000A／SF 电解槽效率 93％ 77％ 85％ 电解小室效率 95％ 83％ 90％ 使用寿命 (h) 700 40．000 (2)生命支援系统有限公司 (LSI) 生命支持系统有限公司为宇航燃料电池和生命支持系统的应用研究了一种小型的、专业化的碱 性水电解系统，它的技术特点是静态给水方法，给水是以蒸汽的形式供给电解槽，随后通过 电解槽， 并借助石棉隔膜两侧的局部水蒸汽压差进行驱动。在小型电解槽中该技术的明显特点是：不需要单 独的给水和冷却水泵以及相关的辅助设备；对水的要求不严格 (甚至可使用污水和海水)。 77 ir动 如 在采用模拟海水的实验中，累计实验时间超过 1100h，其操作效能损失小于 10％并没有出现严 重的腐蚀问题。在此后将尺寸放大到 1．0SF的单槽试验中，电流密度 1000A／SF，进行 600多小时的 试验 ，其性能在相 同的