隨著氫能的不斷探索開發(fā)，相關(guān)制氫的技術(shù)也有很多，但在很多實驗過程中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氫量超過了大家計算的理論值，這些實驗大家有人認(rèn)為是失敗，或者由其他因素會有影響。

如今我們在從事PEM電解水的開發(fā)研究過程中，同樣也發(fā)現(xiàn)了采用排水法測量的氫氣超過了大家計算的理論值，于是我們通過多次實驗排除了各個問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)氫量的測試結(jié)果與大家所測量的結(jié)果差異不大，測試結(jié)果為11ml/min*A*cm²。

問題來了，我重新整理計算了理論產(chǎn)氫量，計算結(jié)果為13.971ml/min*A*cm²，這一點(diǎn)與大家計算的結(jié)果有差異，以下為我們的計算過程，如有問題請指正。

根據(jù)電解水制氫的反應(yīng)式為:

2H₂O+2e=2H₂+O₂；H₂O+e=H₂+O₂/2

通過上式可知1個水分子+2個電子分解為1個氫分子+1/2個氧分子，通常我們是給PEM電解槽通的是直流電，按照上海澎藍(lán)測試數(shù)據(jù)為1.65V/cm²*A為例，該參數(shù)表示每平方厘米通過1A電流是電解槽電壓為1.65V。那么這里我們便以1A的電流計算每平方厘米的產(chǎn)氫量。

那么安培與電子之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為 :

1A=1C/s （C為庫倫數(shù)）

庫倫的定義：若導(dǎo)線中載有1安培的穩(wěn)定電流，則在1秒內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電量為1庫侖。

一個電子所帶負(fù)電荷量e=1.602176634×10^-19庫侖，也就是說1庫侖相當(dāng)于6.24150974×10¹⁸個電子所帶的電荷總量。

通過以上定義我們可以看出通過1cm²面積的電子速度為于6.24150974×10¹⁸(個/s)；

根據(jù)電解水制氫的反應(yīng)式H₂O+e=H₂+O₂/2，也就是說理論上有6.24150974×10¹⁸(個/s)電子參與反應(yīng)生產(chǎn)了氫氣，那么氫氣的數(shù)量應(yīng)該為6.24150974×10¹⁸(個/s)氫分子產(chǎn)生(根據(jù)反應(yīng)式這些電子其實供給了氧分子形成了共價鍵，氫氣用的電子來源于水里的電子)。

氫分子數(shù)量計算出來了，那我們?nèi)绾无D(zhuǎn)換為熟悉的ml/s或者ml/min，這里我們引進(jìn)摩爾的定義——國際計量大會通過決議，1摩爾將定義為“精確包含6.02214076×1023個原子或分子等基本單元的系統(tǒng)的物質(zhì)的量。與此同時確定了阿伏伽德羅常數(shù)NA為6.02214076×1023。

1cm²產(chǎn)生的氫氣摩爾=氫分子數(shù)量/摩爾數(shù)

1cm²產(chǎn)生的氫氣摩爾=

6.24150974×10¹⁸(個/s)/ 6.02214076×1023個/mol

=1.0362×10^-5mol/s

查資料可知：氫氣的摩爾質(zhì)量為2g/mol，那么

1cm²產(chǎn)生的氫氣摩爾x摩爾質(zhì)量=1cm²產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量流量

1.0362×10^-5mol/s×2g/mol

=2.0724×10^-5g/s=0.020724mg/s

=1.24344mg/min

氫氣的密度為0.089kg/m³=0.089g/L=0.089mg/ml，那么1cm²產(chǎn)生的氫氣體積流量為:

1cm²產(chǎn)生的氫氣體積流量=1cm²產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量流量/氫氣密度

1.24344（mg/min）/0.089（mg/ml）=13.971ml/min

以上為理論產(chǎn)氫量。

那么，我測試的結(jié)果為11ml/min*A*cm²，則轉(zhuǎn)換效率為：

11/13.971=0.7874=78.74%

來源：澎籃氫能

原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦氫科技網(wǎng)）：PEM電解水制氫產(chǎn)氫量計算