2。5 本章小结

本章首先介绍了太阳能的利用和太阳能电池的工作原理，同时以出口荷兰排水型 游艇为目标船，选用 10(17)P1470×680 型号太阳能电池板作为基本组件，组成了一 个串联数为 2、并联数为 6 的太阳能电池方阵。经计算得出，本系统的太阳能电池方 阵的每日发电量为 5。42KWh。

第三章 电解水系统设计

3。1 水电解槽系统介绍

图 3-1 为水电解槽电解水时的示意图，电解系统由以下部件组成: 电解槽、稳定 的直流电源、补水和温度控制等设备和氢气储存罐。电源部分第 2 章已分析，在此不 作赘述。这里主要分析生产氢气的设备，也即:电解槽，同时，我们忽略了温度控制 设备和补水的能耗与控制。

图 3-1 电解槽结构示意图

水电解槽主要有两种类型，一种是碱性水电解槽，另一种是质子交换膜(PEM)型 电解槽。

碱性水电解槽由电极、电解液（由 30%的 NaOH 或 KOH 溶液组成）和微孔分离器 和组成。其阳极由在铜/镍上附着钨、锰、钉的氧化物构成，阴极一般由附着铂的镍 构成。水在阳极分解为水和氧气，在阴极分解为氢气,。其电极反应式如下:

催化剂阴极: 4H20+4e    2H2+4OH

阳极: 4OH--4e    0 +2H 0

2 2催化剂总反应式: 2H20    2H2+O2

PEM 电解槽由两极和聚合物薄膜组合而成，并且选用质子交换膜作为电解槽的电 解质，选择多孔的铂材料作为电解槽的催化剂，通常在电解槽中质子交换膜与催化剂联合在一起，组成一体化结构，即 MEA。在 PEM 电解槽中，水和离子(H O+)在催化剂 和电场的作用下可以直接穿过膜到达阴极，在阴极生产氢气，这样去离子水可以在不 添加强电解质的情况下直接电解。

其电极反应式如下:来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

催化剂+

阳极: 2H20     4H +O2+4e

阴极: 4H++4e   2H

催化剂

总反应式: 2H20    2H2+O2

PEM 电解槽电流密度大，离子阻碍小，PEM 电解槽的电流密度一般大于 1600mA/cm2， 而碱性电解槽的电流密度通常仅为 100-300mA/cm2。并且与碱性电解槽进行比较，PEM 电解槽拥有较大的电流密度，并且重金属离子存在较少，最重要的是 PEM 电解槽的效 率远高于碱性电解槽。