Analysis of the effect of characteristic parameters and operating conditions on exergy efficiency of alkaline water electrolyzer

电解 火用 电解质 可用能 碱性水电解 欧姆接触 化学 振膜(声学) 多孔性 高温电解 电极 热力学 材料科学 机械 核工程 复合材料 电气工程 工程类 物理化学 扬声器 物理
作者
Shun-Liang Ding,Bin Guo,Song Hu,Junjie Gu,Fuyuan Yang,Yangyang Li,Jian Dang,Biao Liu,Jugang Ma
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier BV]
卷期号:537: 231532-231532 被引量:52
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2022.231532
摘要

Further improvement of electrolysis efficiency is one of the main research directions in alkaline water electrolyzer (AWE) hydrogen production technology at present. This paper developed a thermodynamic-electrochemical model and analyzed the effects of characteristic parameters (electrode conductivity, electrode gap, diaphragm porosity and tortuosity, electrolyte concentration, bubble coverage rate) and operating conditions (temperature and pressure) on over-potential and exergy efficiency of AWE. The analysis results show that, between activation and ohmic over-potential, the former has a more significant effect on electrolytic voltage and exergy loss, and the latter varies more greatly with current density. Ohmic resistance exergy loss mainly caused by diaphragm, electrolyte and bubble resistances, among these resistances, the first one accounts for the largest proportion. Among the characteristic parameters, diaphragm porosity presents the most effect on exergy efficiency, followed by electrode gap, and bubble coverage rate the least. Under operating conditions, the effect of temperature on exergy efficiency is more significant than that of pressure. This paper can provide reference for parameter selection and performance optimization by conducting quantitative comparison analysis.
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