水质对PEM电解制氢能耗的影响

质子交换膜（PEM）电解技术因其效率高、电流密度大、温度适应范围广和响应速度快等优势，成为当前主流方法之一。尽管大多数研究聚焦于PEM电解槽的演示、新型催化剂开发或质子交换膜改进，但系统和给水的优化仍是一个关键挑战。因此，本研究重点探讨了水质参数——包括pH值、总溶解固体（TDS）和电导率——对PEM电解槽能耗的影响，以优化氢生产过程。这些参数通常相互关联，影响电解性能。

PEM电解槽的工作原理是通过电化学反应将水在电极上分解为氢气和氧气。由于水是主要反应介质，其质量直接影响电解效率和能耗。关键水质因素包括pH值、TDS和电导率：例如，pH值能改变氧还原反应电位，从而影响能耗，但极端pH会导致膜降解；电导率低可降低能耗，但过高则可能损伤膜；TDS则与水的导电性相关，可能引发结垢问题。美国材料与试验协会（ASTM）推荐使用I型去离子水（总有机碳<50ppb、电阻率>1 MΩ·cm、钠和氯<5?g/L），但实际水源常含杂质，增加净化成本。研究表明，如TDS为零时无氢气产出，而高TDS水平（0-2000ppm）可能提升产量。

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