アルカリ水のパルス電気分解における気泡の生成・離脱と動作波形の同時観測

碱性水脉冲电解过程中气泡产生、释放和运行波形的同时观察

• 批准号: 22K04074
• 负责人: 大嶋 伸明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo University of Science, Yamaguchi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04074/
• 关键词: パルス電気分解; 水素製造; アルカリ水; 気泡形成と離脱; パルスパワー; 電気分解

本研究課題はパルス電力よってアルカリ水溶液を電気分解した際の電圧・電流波形と気泡の形成・離脱を同時に観測し、電気分解に適した波形パターンを見出し、電気分解による水素製造のエネルギー利用効率を高めることを目的としている。今年度は、本実験に適した電解セルの検討を行い、ホフマン型電解セルで実験を行うことを決定した。電解質は水酸化ナトリウムとし、電極は白金めっきチタン電極とすることとした。また、立ち上がりは遅いが、波形の制御性に優れたプログラマブル直流電源を導入し、様々な波形パターンで電気分解を行った。電気分解は10分間行い、電流と電圧波形をオシロスコープで観測して投入電力を算出し、10分後に生成され水素の体積を測定し、これらから単位体積の水素を生成するのに消費したエネルギー（水素生成エネルギー）を算出した。その結果、周波数とdutyは高く、立上り時間は短い電圧波形を用いることで、直流電気分解よりも水素生成するエネルギーが低くなることを見出した。

该研究主题是同时观察电流和电流波形以及当通过脉冲功率电解液时的气泡形成和分离，找到适合电解的波形模式，并提高通过电解的氢产生的能量利用效率。今年，我们研究了适合该实验的电解细胞，并决定使用Hoffmann型电解细胞进行实验。电解质由氢氧化钠制成，电极由铂镀钛电极制成。此外，尽管上升速度很慢，但引入了具有出色波形控制的可编程DC电源，并以各种波形模式进行电解。进行电解10分钟，并使用示波器观察到电流和电压波形以计算输入功率，并在10分钟后测量氢气，从这些氢气中，消耗的能量（氢产生能量）以产生单位氢气量。结果，我们发现，使用高频和占空比的电压波形和短上升时间，比DC电解的氢产能较低。