Overpotential Analysis in High Pressure Water Electrolysis

过电位 高压电解 聚合物电解质膜电解 欧姆接触 热力学 塔菲尔方程 材料科学 电解 电解质 化学 分析化学(期刊) 电极 复合材料 电化学 物理 有机化学 物理化学 图层(电子) 色谱法
作者
Michel Suermann,Thomas J. Schmidt,Félix N. Büchi
出处
期刊:Meeting abstracts [Institute of Physics]
卷期号:MA2016-02 (38): 2407-2407
标识
DOI:10.1149/ma2016-02/38/2407
摘要

To store or transport hydrogen (and optionally oxygen) in high pressure tanks or pipelines pressures up to 1000 bar are needed. Pressurized polymer electrolyte electrolyzers are typically operated at around 30 bar to reduce downstream mechanical compression and gas drying stages. Interestingly, often the cell voltage does not show the expected thermodynamic voltage increase [1,2]. Consequently beneficial influences are compensating the compression work, at the expense of higher faradaic losses due to increased gas crossover. In this work we analyze cell voltages at gas pressures up to 100 bar as function of temperature up to 70 °C and current densities up to 4 A/cm 2 , considering the three main overpotentials (ohmic, kinetic, mass transport) using a zero-order analysis based on the Tafel kinetics model. As expected, the ohmic overpotential is mainly a function of temperature and almost independent from pressure. Therefore the overpotential gains with increasing pressure, observed for current densities above about 0.8 A/cm 2 , stem from the kinetics and/or the mass transport. Both overpotentials decrease with increasing pressure, but over a wide current density region kinetics contribute about two thirds to the voltage gain. The improved kinetics can be attributed to an increased apparent exchange current density, whereas the increased mass transport might be related to smaller gas volumes or velocities resulting in an improved two-phase flow in the porous structures. Literature: [1] S.A. Grigoriev, V.I. Porembsky, V.N. Fateev, Pure hydrogen production by PEM electrolysis for hydrogen energy, Int J of Hydrogen Energy, 31 (2006) 171-175. [2] P. Millet, R. Ngameni, S.A. Grigoriev, N. Mbemba, F. Brisset, A. Ranjbari, C. Etiévant, PEM water electrolyzers: From electrocatalysis to stack development, Int J of Hydrogen Energy, 35 (2010) 5043-5052.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
狂野的翠发布了新的文献求助10
刚刚
无韶的月亮树完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
鬼符形发布了新的文献求助10
1秒前
小小学术人完成签到,获得积分10
1秒前
yearluren完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
2秒前
保持客气发布了新的文献求助40
2秒前
MrX发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
3秒前
NN完成签到,获得积分10
3秒前
酷波er应助友好思山采纳,获得10
3秒前
科研通AI6.2应助moumou采纳,获得10
4秒前
4秒前
wnn发布了新的文献求助10
5秒前
乐乐应助adcffgg采纳,获得20
5秒前
WF发布了新的文献求助30
5秒前
无一发布了新的文献求助10
5秒前
无一发布了新的文献求助10
5秒前
无一发布了新的文献求助10
5秒前
无一发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
甜美板栗发布了新的文献求助10
5秒前
CodeCraft应助Herb采纳,获得30
5秒前
canotrun发布了新的文献求助10
6秒前
Nole应助矩阵满秩采纳,获得30
6秒前
ruan发布了新的文献求助10
7秒前
自然平彤完成签到 ,获得积分10
7秒前
科研通AI6.4应助糖炒栗子采纳,获得10
7秒前
7秒前
8秒前
ling发布了新的文献求助30
8秒前
GuSiwen发布了新的文献求助10
8秒前
无一发布了新的文献求助10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Cardiovascular Research and Medicine(2e) 820
自動車の空力技術 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7780827
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9320851
关于积分的说明 20379811
捐赠科研通 7368518
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3319899
关于科研通互助平台的介绍 2467738
邀请新用户注册赠送积分活动 2335787