质子交换膜电解槽用膜电极活化方法及应用与流程

本发明涉及电解水制氢，尤其涉及一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法及应用。

背景技术：

1、氢能作为良好的能源载体，具有零污染、高能量、来源广泛等特点，是理想的绿色能源，也将是未来的主要能源。电解水是制备高纯度氢气最为有效的技术之一，尤其是结合可再生能源发电技术，不仅能够有效消纳“弃电”、经济性好，而且实现了更加清洁的制氢途径，具有广阔的应用前景。其中质子交换膜电解水制氢气，pem电解水制氢技术具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优点。质子交换膜电解槽的电流密度更大,通常在10000安/平方米以上。质子交换膜电解槽的产氢纯度通常在99.99％左右。pem电解槽中膜电极是是一种新型的电化学设备，它可以将水分子分解成氢气和氧气，从而实现能源的转化和储存。

2、目前pem电解槽活化方式一般为一定温度，恒流、恒压下活化。专利cn115747825a公开了一种质子交换膜水电解槽的活化方法，具体包括：预湿处理后向电解槽施加负载，即首先在恒流模式下，运行3-6个工作步骤，电流密度范围1～7安/平方厘米，时间0.5～2h；接着在恒压模式下运行1～5个工作步骤，电压范围1～3v，时间为10～60分钟；最后切换恒流模式，1～3安/平方厘米电流密度下运行10～60分钟；但其活化时间较长，且恒流恒压需要反复切换，操作复杂。专利cn116905014a公开了一种电解水制氢用膜电极的活化方法，预湿处理后通过负载电源依次通过扫描电压模式和恒压模式运行；所述扫描电压模式的扫描电势的范围为1.4～2.0伏或者1.4～2.0伏范围内的任意一个范围值，且所述扫描电势的变化幅度为0.2～0.6伏；但其电压扫描范围较小。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明提供一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法及其应用，用以解决上述技术缺陷，实现活化效率高的同时，使电解水制氢膜电极处于稳定且性能更佳的状态。

2、本发明提供一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，包括：将所述膜电极进行预湿处理，而后对电解槽进行变电压活化；所述变电压活化包括：先在1.3～1.6伏下运行，再在1.9～2.2伏下运行，并依次循环。

3、根据本发明提供的一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，所述变电压活化包括：先在1.3～1.6伏下运行，再在1.9～2.2伏下运行，并依次循环0.5～1.5小时。

4、根据本发明提供的一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，所述变电压活化包括：先在1.3～1.6伏下运行30～50秒，再在1.9～2.2伏下运行30～50秒，并依次循环0.5～1.5小时。

5、根据本发明提供的一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，包括：将所述膜电极进行预湿处理，再对所述电解槽施加负载，而后对电解槽进行变电压活化；

6、所述负载包括以下任一方式或任意组合方式：

7、1)施加恒定电流密度0.1～0.3安/平方厘米；

8、2)施加变电压从1.4伏升高至2.1伏，而后从2.1伏降低到1.4伏，并依次循环。

9、根据本发明提供的一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，施加负载运行时间为4～10分钟。

10、根据本发明提供的一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，所述预湿处理包括：向所述电解槽阳极通入去离子水。

11、根据本发明提供的一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，所述预湿处理包括：所述去离子水的温度为50～80摄氏度，流速为180～220毫升/分钟。

12、根据本发明提供的一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，所述预湿处理的时间为0.2～0.5小时。

13、本发明还提供所述的质子交换膜电解槽用膜电极活化方法在电解水制氢中的应用。

14、本发明提供的一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法及其应用，通过优化负载方法，能够在较短的活化时间下，显著降低质子的传输阻抗，改善质子、水、气等的传输通道，使电解槽性能稳定发挥的同时提升活化效率。

技术特征：

1.一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，其特征在于，包括：将所述膜电极进行预湿处理，而后对电解槽进行变电压活化；所述变电压活化包括：先在1.3～1.6伏下运行，再在1.9～2.2伏下运行，并依次循环。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，其特征在于，所述变电压活化包括：先在1.3～1.6伏下运行，再在1.9～2.2伏下运行，并依次循环0.5～1.5小时。

3.根据权利要求1或2所述的质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，其特征在于，所述变电压活化包括：先在1.3～1.6伏下运行30～50秒，再在1.9～2.2伏下运行30～50秒，并依次循环0.5～1.5小时。

4.根据权利要求1或2所述的质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，其特征在于，包括：将所述膜电极进行预湿处理，再对所述电解槽施加负载，而后对电解槽进行变电压活化；

5.根据权利要求4所述的质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，其特征在于，施加负载运行时间为4～10分钟。

6.根据权利要求1或2所述的质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，其特征在于，所述预湿处理包括：向所述电解槽阳极通入去离子水。

7.根据权利要求6所述的质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，其特征在于，所述预湿处理包括：所述去离子水的温度为50～80摄氏度，流速为180～220毫升/分钟。

8.根据权利要求7所述的质子交换膜电解槽用膜电极活化方法，其特征在于，所述预湿处理的时间为0.2～0.5小时。

9.权利要求1～8任一项所述的质子交换膜电解槽用膜电极活化方法在电解水制氢中的应用。

技术总结
本发明涉及电解水制氢技术领域，尤其涉及一种质子交换膜电解槽用膜电极活化方法及应用。所述活化方法包括：将所述膜电极进行预湿处理，而后对电解槽进行变电压活化；所述变电压活化包括：先在1.3～1.6伏下运行，再在1.9～2.2伏下运行，并依次循环。本发明通过优化负载方法，能够在较短的活化时间下，显著降低质子的传输阻抗，改善质子、水、气等的传输通道，使电解槽性能稳定发挥的同时提升活化效率。

技术研发人员：李潇龙,刘世伟,饶洪宇
受保护的技术使用者：三一氢能有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21