kth.sePublikationer KTH
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A Comparative Study of Electrodes and Membranes for Anion Exchange Membrane Water Electrolysis Systems
KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Kemiteknik, Tillämpad elektrokemi.
2021 (Engelska)Självständigt arbete på avancerad nivå (masterexamen), 20 poäng / 30 hpStudentuppsats (Examensarbete)Alternativ titel
En jämförande studie av elektroder och membran för vattenelektrolys med jonbytande membran (Svenska)
Abstract [sv]

Vätgas kan framställas från förnybara energikällor genom vattenelektrolys med anjonbytande membran (AEMWE). AEMWE har vissa fördelar jämfört med traditionell alkalisk vattenelektrolys och elektrolysmed protonledande membran. Till exempel finns det möjlighet att använda alkalisk elektrolyt (även rent vatten) och billiga platinagruppsmetallfria katalysatorer tillsammans med ett anjonbytesmembran. Den största utmaningen med tekniken är att uppnå utmärkt och stabil prestanda för membran och elektroder. AemionTM anjonbytande membran (AEMs) av olika tjocklek, vattenupptag och kapacitet undersöktes i ett AEMWE system med 5 cm2 elektrodarea. Elektrokemisk prestanda hos dessa kommersiella AEM studerades med hjälp av porösa nickel elektroder. Bland de undersökta membranen visade AF2-HWP8-75-X stabil prestanda med en högfrekvent resistans (HFR) på 90 mΩ•cm2 och kunde nå en strömtäthet på 0,8 A/cm2 vid 2,38 V med 1 M KOH vid 60 ˚C. 

AEMWE med AF2-HWP8-75-X och olika elektrodkombinationer undersöktes under samma driftsförhållanden. En elektrodkombination med Raney-Ni och NiFeO som katod respektive anod visade bäst prestanda under utvärderingen och gav en strömtäthet på 1,06 och 3,08 A/cm2 vid 2,00 respektive 2,32 V. KOH-lösningens temperatur och koncentration sänktes till 45 ˚C respektive 0,1 M för att undersöka effekten av driftsparametrar på flödescellens prestanda. Flödescellen uppvisade god stabilitet under de nya driftsförhållandena, men dess prestanda minskade avsevärt. Den nådde en strömtäthet på 0,8 A/cm2 vid 2,25 V.

Abstract [en]

Hydrogen can be produced from renewable energy sources using a novel anion exchange membrane water electrolysis (AEMWE) system. AEMWE has some benefits over the currently used state-of-the-art alkaline and proton exchange membrane water electrolysis systems. For instance, there is a possibility of using alkaline electrolytes (even pure water) and low-cost platinum-group-metal free catalysts together with an ion exchange membrane. However, the main challenge is that the AEMWE system should show excellent and stable performance, depending on the stability of the membrane and the electrodes. AemionTM anion exchange membranes (AEMs) of different thickness and water uptake capacity were investigated using a 5 cm2 AEMWE system. The electrochemical behaviour of these commercial AEMs was studied using nickel (Ni) felt electrodes. Among the investigated AEMs, the AF2-HWP8-75-X showed stable performance with a high frequency resistance (HFR) of 90 mΩ•cm2 and was able to reach a current density of 0.8 A/cm2 at 2.38 V using 1 M KOH at 60 ˚C. 

AEMWE systems based on AF2-HWP8-75-X and different electrode combinations were examined under the same operating conditions. An electrode combination with Raney-Ni and NiFeO as cathode and anode, respectively, showed the best performance during the degradation test and provided a current density of 1.06 and 3.08 A/cm2 at 2.00 and 2.32 V, respectively. The operating temperature and concentration of the KOH solution were reduced to 45 ˚C and 0.1 M, respectively, to study the effect of operating parameters on the flow cell performance. The flow cell showed good stability under the new operating conditions, but its performance was reduced significantly. It reached a current density of 0.8 A/cm2 at 2.25 V.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2021.
Serie
TRITA-CBH-GRU ; 2021:181
Nyckelord [en]
water electrolysis, membrane, electrocatalysts, anion exchange membrane, hydrogen
Nyckelord [sv]
vattenelektrolys, membran, elektrokatalysatorer, anjonbytande membran, vätgas
Nationell ämneskategori
Kemiteknik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-300182OAI: oai:DiVA.org:kth-300182DiVA, id: diva2:1588565
Ämne / kurs
Kemiteknik
Utbildningsprogram
Teknologie masterexamen - Kemiteknik för energi och miljö
Handledare
Examinatorer
Tillgänglig från: 2021-08-27 Skapad: 2021-08-27 Senast uppdaterad: 2025-02-18

Open Access i DiVA

fulltext(2791 kB)3641 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 2791 kBChecksumma SHA-512
b02431379da3164b1a407009e73d79a157ae782b597da5fb7f20a6e1e2a9999e65dcfdd862cce94379f9a9421c3fba086bf0475a1f276ceff9c4a6ed97a955f8
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Av organisationen
Tillämpad elektrokemi
Kemiteknik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 3663 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

urn-nbn

Altmetricpoäng

urn-nbn
Totalt: 2105 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf