特種離子交換樹脂在水電解制氫中的應(yīng)用

 特種離子交換樹脂在水電解制氫中的應(yīng)用    

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     在“雙碳”背景下，氫能迎來了較好的機遇，水電解制氫是獲取綠色氫能的重要手段之一。水電解制氫生產(chǎn)工藝在國內(nèi)還是起步階段，據(jù)相關(guān)報道數(shù)據(jù)2024 年中國電解水制氫累計產(chǎn)能達到 8 萬噸 / 年。而各地（含中國） 2024 年 電解水制氫累計產(chǎn)能約達 21.7 萬噸 / 年。水電解制氫是一種通過（可再生能源）電能將水分解為氫氣和氧氣的技術(shù)。 

  一、基本原理     

   通過在電解槽中施加直流電，使水分子（H?O）在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣,是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程。在陰極，水分子中的氫離子得到電子生成氫氣；在陽極，氫氧根離子失去電子生成氧氣。 

樹脂在水電解制氫中的應(yīng)用

一、超純水制備 

1.去除雜質(zhì)離子：天然水中含有鈣、鎂、鐵等多種雜質(zhì)離子，會影響水電解效率和設(shè)備壽命。樹脂通過離子交換反應(yīng)去除這些雜質(zhì)。 如陽離子交換樹脂：將水中的鈣、鎂離子置換為氫離子，如：2R - SO?H + Ca2? = (R - SO?)?Ca + 2H?。 如陰離子交換樹脂：將硫酸根、氯離子等置換為氫氧根離子，如：R - NR?OH + Cl? = R - NR?Cl + OH?。 作用：可連續(xù)去除水中雜質(zhì)離子，使水得到純化。為水電解提供高純度的原料水，提高電解效率，確保制氫系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。

 二、樹脂在堿液循環(huán)系統(tǒng)中的應(yīng)用

   堿液凈化：在堿性水電解制氫中，氫氧化鉀或氫氧化鈉等堿液作為電解質(zhì)，運行過程中會引入雜質(zhì)離子。離子交換樹脂可去除鐵、鎳等金屬離子和碳酸根等陰離子雜質(zhì)，維持堿液高純度。

 三、樹脂在電極表面處理中的應(yīng)用 

1. 改善電極性能：將離子交換樹脂涂覆或負載在電極表面，可改善電極的表面性質(zhì)。在質(zhì)子交換膜水電解中，能增強電極與電解質(zhì)之間的離子傳輸能力，降低電極反應(yīng)的過電位，提高電極的催化活性和穩(wěn)定性，提升水電解制氫的整體效率。 2.提高電極抗污染能力：在電極表面形成一層保護膜，減少雜質(zhì)和污染物在電極表面的吸附和沉積，提高電極的抗污染能力，延長電極的使用壽命。 

 特種離子交換樹脂在水電解制氫中的應(yīng)用