脉冲谐振高效水电解制氢氧技术

脉冲谐振高效水电解制氢氧技术（一）水电解制氢是工业上获取氢能的最简单最成熟的方法之一，一直以来，水电解制氢的能耗限制了氢能的普及。沃克能源发明的脉冲谐振法水电解制氢技术将传统的直流恒流源技术方法的能耗从5.8KWH/立方下降至3KWH/立方。从而为氢能的普及打下了坚实的基础，从而开始了一个高效水电解制氢的新纪元。沃克能源脉冲谐振法水电解制氢技术原理是：在正常情况下，水是由水分子团组成，单个水分子之间的氢氧分子键结合也非常紧密，因而水分子键很难通过常规方法打开。沃克能源的办法是让水分子团之间以及水分子中氢氧键之间产生谐振，任何物质都有一个固有频率，当外部施加的频率达到与水分子的固有频率一致时，水分子共振产生，氢氧键之间的共振（也称谐振）也随之产生。在共振条件下，水分子是极不稳定的，因此易于打开。由H-O-H这样一个原子键结构，就会形成0H离子以及H离子，从而加速电化学反应的过程。这种水分子谐振是由高频脉冲产生的，但是由于水分子在不同温度以及电解液浓度下，其频率会发生变化，因此沃克能源的高频脉冲发生模块能自动接受这种参数变化而产生最优化的波形。脉冲谐振（阶梯方波）高效水电解制氢氧技术（二）脉冲谐振（阶梯方波）水电解制氢方法是新一代高效水电解制氢技术，其实用性、高效性巳被国外专家所验证，沃克能源是国内首家拥有该技术的氢氧发生器厂家，成功地研制出基于IGBT的脉冲谐振电源，应用于水电解制氢的氢氧发生器中。1. 水电解制氢的微观过程？一般人说得通俗的话就是水由氢氧元素组成，经过电解可以生成氢气和氧气，就像1+仁2这样简单。事实不然，我们搞科学研究的人追求的不是宏观的表象，而是深入研究微观的过程，以便提升水电解制氢的效率，降低水电解制氢的成本。在电势作用下：水（H20）-分子团->变成无数个单个水分子无数个水分子组成的水分子团单个水分子单个水分子(H20)->H0(-)阴离子及H(+)阳离子。即4H2O将以上微观过程合并：2H20=2H2+0240H(-)+4H(+)4个H+移动到阴极,在阴极板上得到电子，形成H2,即4H(+)+2个电子=2H24个OH(-)移动到阳极，在阳极板上发生电化学反应失去电子，形成02和H20.即40H(-)4个电子=02+2H20水(HQ)-氢气+氧气(HJ(OJ*影响水电解制氢效率的几个关键因素1）水分子键打断的时间如何用最短的时间，将水分子键快速打断呢？无数科学家为此进行了长达几十年的研究而没有什么快速的进展。但基本上得出一个结论。单个电解小室的电压必须大于法拉第电解定律的理论电压1.45伏（也就是原电池的电动势）再加上极化电压，电解液电阻降等因数，一般设定为2伏左右比较理想。沃克能源公司在以理论为指导，以实验为检测标准的基础上，得出结论：要实现将水分子键易于打断，必须将水分子活跃起来，在某种特定条件下，让水分子处于极不稳定状态，越不稳定，则分子键越容易打断形成氢离子和氢氧离子。最后，沃克能源将这种方法命名为水分子脉冲谐振水电解制氢方法。关于水分子脉冲谐振电解水制氢方法，我们将在第3节讲述。2）离子移动的距离离子移动的距离越长，说明离子变成氢气分子和氧气分子的时间越长，单位时间产气量过低，影响效率，另一方面，离子在移动的过程中可能重新结合成水的机遇变大，进一步影响产气量。按照水电解制氢的术语来讲，则是说，极板间距过长，影响产气效率。那么是不是极板间距效率高呢？也不是这样的。因为极板间距过短，则水中氢氧气泡的含量过大，也会影响离子的移动速度。沃克能源公司采用有限元模型，采用计算机模拟以及实测的数据，对极板间距进行优化，才能达到最佳效果。3）电极活性电极活性是指在电极上进行氧化还原反应的速度。沃克能源公司经过实验论证：电极活性取决于电极材料以及单位截面积内的电极总表面积。2. 水分子脉冲谐振水电解制氢方法谐振法水分解示意图303ESFWATE*UMCVUI£TATIEaq；Ia：a：a:oiaiI05iI*1W«IIWLtA«u»巳HibtiFCtWttwaM>4皿阳血OIU.OhSTATESWTTTMHJlMmdh3A:水分于在没有逋电的情况下是杂乱无章的，3B:施加电场后，水分子被有序对齐,氢原子对着负极，氧原子对着正极3C;随着电场电动势的增加氢氧子与氧原子的距离被拉大。3D:氢原子与氧原子的距离被拉到极限3E:受电场电动势作用、氢原子与氧原子实现了分离。3F:重夏3B七E的过程，水分子被大量分解成HZ02t0,H,OH等关于其原理的详细说明限于技术保密而不全面描述了。水分子脉冲谐振水电解制氢方法与其他普通制氢方法的异同1）水分子脉冲谐振水电解制氢方法中的电压波形是在普通直流方波基础上再加上一个阶梯。阶梯递增的量是一个优化指标。2）水分子脉冲谐振水电解制氢方法中的阶梯波形不同于硅整流中的不规则纹波。普通硅整流中出现的纹波对于电解是有害无益的，因为它的最低点是不能被电解利用的。3）水分子脉冲谐振水电解制氢方法中的脉冲是指两个相邻阶梯波之间的一个停顿，是指在一个高频周期内的关断和导通。