【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電解水制氫，更具體的說是涉及一種利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法。
技術介紹
1、目前，堿性電解水制氫技術因其操作簡便和經濟環保，在工業和實驗室規模的氫氣制備中被廣泛采用。這一技術的核心在于利用堿性環境加速水分子的電解，從而產生氫氣和氧氣。雖然堿性電解水制氫技術在氫能源領域已經確立了其地位，但它在能效提升和能耗降低方面仍存在挑戰。特別是在電解液濃度的控制上，其對制氫效率有著顯著的影響。理想的電解液濃度不僅能加快電子的傳遞速率，還能有效減少能量損耗，進而提升氫氣產量。然而，過去的研究往往更側重于催化劑材料的開發，而忽視了電解液濃度對電解效率的重要作用。這種偏重導致了電解系統未能完全發揮其制氫潛力。
2、因此，如何研發一種利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法是本領域技術人員亟需解決的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法，包括如下步驟：
4、(1)將濃度為30wt％的koh電解液加入隔膜一側的陰極區，將濃度為35wt％的koh電解液加入隔膜另一側的陽極區；
5、(2)將電解槽通電，使電解槽和電解液的溫度控制在80-90℃，在電解槽中，水在電場的作用下發生電解反應，陽極區得到氧氣，陰極區得到氫氣；
6、上述電解槽包括
7、上述陰極端殼板和陽極端殼板上設置有均勻分布的乳突結構；
8、上述陰極端殼板上設有第一進液口和第一氣液出口，上述陽極端殼板上設有第二進液口和第二氣液出口。
9、進一步，步驟(2)中，電解槽的電流密度為5000a/m2，工作壓力為0.8mpa，
10、進一步，上述隔膜為pps隔膜。
11、進一步，上述密封圈的材質為氟橡膠。
12、本專利技術的有益效果：為提升堿性電解水制氫過程的效率，本專利技術通過巧妙地利用電解液濃度差這一關鍵因素來實現。在傳統的堿性電解水制氫過程中，通常采用一定濃度的koh作為電解質，以促進水的電解反應，產生氫氣和氧氣。然而，這一過程的效率往往受到電解液濃度、溫度、電流密度等多種因素的影響。本專利技術通過精細調控這些參數，特別是電解液的濃度差，來優化整個制氫過程。
13、本專利技術利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法，主要基于濃差電池的原理。濃差電池是利用物質的濃度差產生電勢的一種裝置。在堿性電解水制氫的背景下，通過在電解池的兩個半電池中維持不同的電解液濃度，可以產生電勢差，從而促進水的電解反應，提高制氫效率。
14、在堿性電解水制氫過程中，陽極發生析氧反應(oer)，陰極發生析氫反應(her)。這兩個半反應的電化學性能決定了整個電解過程的效率。通過在陽極和陰極維持不同的電解液濃度，可以改變這兩個半反應的動力學，減少反應過程中的過電位，從而提高整體的電解效率。
15、本專利技術通過這種系統性的濃度調整，不僅能夠揭示不同濃度對電解效率的具體影響，而且還能夠找到最佳的陰陽極濃度配比，從而最大化地提高整個系統的制氫效率。這種方法的創新之處在于，通過精細調控電解液的濃度差，而不是簡單地增加電解電壓或提高操作溫度，來實現效率的提升。這樣的技術方案不僅能夠提高制氫效率，還可能降低能耗，減少操作成本，對于推動綠色能源的可持續發展具有重要意義。
16、本專利技術利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法，相較于現有技術，具有以下優點和積極效果：
17、1.提高電解效率：通過優化電解液的濃度，可以減少電解過程中的能量損失，提高電解效率。這是因為電解液濃度的優化可以減少電解過程中的極化現象，從而降低過電位，提高電解槽的能量轉換效率。
18、2.減少能耗：提高電解液濃度可以減少電解過程中的能耗，因為較低的過電位意味著在相同的電流密度下，電解槽需要的電壓更低，從而減少了電能的消耗。
19、3.提高氫氣純度：優化電解液濃度有助于提高氫氣的純度，因為電解過程中產生的氫氣和氧氣可以更有效地從電解液中分離出來，減少了氣體的交叉污染。
20、4.降低設備成本：通過提高電解液濃度，可以減少對昂貴材料的需求，如在堿性電解槽中，電極和膜片的成本占比較高。通過優化電解液濃度，可以減少這些部件的損耗，從而降低設備成本。
21、5.提高系統可靠性和耐久性：優化電解液濃度有助于提高電解槽的可靠性和耐久性，因為較低的過電位可以減少電解過程中的熱應力，從而延長設備的使用壽命。
22、6.適應可再生能源波動性：提高電解液濃度差的方法可以使得電解槽更好地適應可再生能源的波動性，因為電解槽可以在不同的電流密度下穩定運行，這對于與風能和太陽能等間歇性能源的結合尤為重要。
23、7.減少環境影響：通過提高電解液濃度，可以減少電解過程中的堿液泄漏和污染問題，因為優化的濃度可以減少電解液的消耗，從而減少了對環境的潛在影響。
24、8.促進綠氫生產：提高堿性電解水制氫效率有助于增加來自可再生能源的“綠氫”產量，這對于減少二氧化碳排放和實現可持續發展具有重要意義。
25、綜上所述，本專利技術利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法，不僅能夠提高制氫效率和氫氣純度，還能降低能耗和設備成本，提高系統的可靠性和耐久性，同時減少環境影響，對于推動綠氫的生產和應用具有積極的作用。
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1.一種利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述一種利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法，其特征在于，步驟(2)中，電解槽的電流密度為5000A/m2，工作壓力為0.8MPa。
3.根據權利要求1所述一種利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法，其特征在于，所述隔膜為PPS隔膜。
4.根據權利要求1所述一種利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法，其特征在于，所述密封圈的材質為氟橡膠。
【技術特征摘要】
1.一種利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述一種利用電解液濃度差提高堿性電解水制氫效率的方法，其特征在于，步驟(2)中，電解槽的電流密度為5000a/m2，工作壓力為0.8mp...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬中華，李永紅，余雪萍，朱敏，馬斌，劉向宇，
申請(專利權)人：六盤山實驗室，
類型：發明
國別省市：
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