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固体聚合物电解质水电解器的设计与实验
目的 实现固体聚合物电解质水电解技术的工程化,解决这一技术在工程实施中存在的问题,使其满足密闭环境供氧设备的要求.方法 电解池组采用阳极供水与压滤机组装的方式,针对水电解池供水与供电的要求,设计了电解池的极板以及集电板,并对极板进行了轻量化设计,组装了3套样机.结果 在75 ℃、电流密度0.6 A/cm2条件下,小池平均电解电压低于1.75 V;在密闭舱内3人62 d的试验考核中,水电解池堆运行稳定,产生的气体O2纯度高于99.5%;集成120个单电池的水电解器,能稳定输出压力为1 MPa、流量为1 523 L/h的O2.结论 水电解器的设计合理、极板轻量化设计可行,基本解决固体聚合物电解质水电解技术工程化应用中的技术问题,满足密闭环境对水电解器的性能要求.
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可用于载人航天器冷凝水深度处理的SPE水电解臭氧发生器的研究
目的 研究不同催化剂制作工艺对水电解产生臭氧的电流效率的影响.方法 采用SPE固体聚合物水电解器做臭氧发生器,以二氧化铅为阳极,碳载铂为阴极,考察不同催化剂下水电解制备臭氧的电流效率.结果 以PbO2为原材料,均匀混合2 wt％的PTFE所制得的阳极材料,在表观电流密度1.6A·cm-2下工作,长时间工作的平均电流效率都在30％以上.结论 臭氧作为一种强氧化剂,可以用较低的能耗在深度处理载人航天器冷凝水上发挥作用.
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大电流密度固体聚合物电解质水电解电极材料研究
目的 研究大电流密度下,电极材料对质子交换膜水电解器性能的影响.方法 分析了高电流密度条件下,影响质子交换膜水电解器功率效率与稳定性的主要原因,研制了金属氧化物电极.结果 利用金属氧化物电极,实现槽压保持1.8V时,实验用电解池工作电流密度达到1.5 A/cm2、实用电解池工作电流密度达到1.1 A/cm2、并能保持性能长期稳定的目标结果.结论复合氧化物材料替代铂合金电极材料使得水电解器的大电流工作性能、低温启动性能、稳定性能都有了很大程度的提高.
