试析阳离子交换膜在水电解制氢中的应用研究

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1、灭沣大学工程硕上学位论文阳离子交换膜在水电解制氢中的应用研究ApplicationofCationExchangeMembraneinHydrogenGenerationbyWaterElectrolysis学科专业：化学工程研究生：修凯指导教师：王志教授周振芳研究员天津大学化工学院二零零八年六月中文摘要本文研究了阳离子交换膜在碱性条件下电解制氢中的应用。测试了水电解中阳离子交换膜的性能以及实验因素对性能的影响。组装了一台0．4m3／h阳离子交换膜电解水制氢样机，对其进行了360小时的运行测试。探讨了阳离子交换膜在水电解制氢系统中的应用前景

2、。研究结果表明，实验用阳离子交换膜的电阻相对于其他电解水装置使用的石棉和聚苯硫醚隔膜电阻低；阳离子交换膜的导电能力主要通过金属离子沿阳离子膜分子构架空腔移动实现；在浓差扩散作用下，OH‘离子和水分子可渗透至膜材料的另一侧；样机在4600A／m2电流密度下运行360小时的结果表明该样机各主要工艺参数稳定性良好。与目前国内普遍使用的传统水电解制氢装置相比，新的阳离子交换膜水电解制氢装置在电流密度、电解温度等主要技术性能上具有明显的技术优势。当该膜制作工艺完成优化并实现工业化生产后，该水电解制氢设备可具有大规模的工业化应用的前景。关键词：阳离子交

3、换膜；水电解制氢；电流密度；浓差极化ABSTRACTTheapplicationofacationexchangemembraneinhydrogengenerationbywaterelectrolysishasbeenstudiedinthisarticle．Theperformancesofthecationexchangemembraneinwaterelectrolysiswerecharacterized，andtheeffectsofseveralfactors011theperformanceswereinvestigate

4、d．Anexperimentalhydrogengeneratorwithcapacityof0．4m。／h，inwhichthementionedcationexchangemembranewasused，wasestabilished．Thepromisingapplicationofthiscationexchangemembraneinhydrogengenerationsystembywaterelectrolysiswasdiscussed．Theexperimentalresultsshowthat，theresistance

5、ofthiscationexchangemembraneislowerthanthatofasbestosor／andpolyphenylenesulfideusedincommercialapparatuses．Theelectricalconductivityofthemembraneisrealizedbythetransportofpotassiunionalongthepolymermolecule．Thelong—termperformanceoftheexperimentalhydrogengenerator(360hours

6、withcurrentdensity4600A／m2)indicatesthattheequipmentcanbeoperatatedsteadly．Comparisonwiththecommercialhydrogengenerator，thenewhydrogengeneratorwithcationexchangemembranehasapparenttechnicaladvantagesincurrentdensityandoperatingtemperature．Optimizationandindustrializationof

7、processingofthe．membranemightmakethehydrogengeneratorwithcationmembraneusedinlarge．scale．KEYWORDS：cationexchangemembrane，hydrogengeneration,currentdensity,concentrationpolarization独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘堂

8、或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：斤彳勿∥签字日期：汐万年7月r日学位论