电解质膜除湿/产氢系统在猕猴桃保鲜中的应用研究

刘红豆，綦戎辉

(华南理工大学 化学与化工学院，广东 广州 516000)

电解质膜除湿/产氢系统是2000年发展起来的一种新型、安全、装置紧凑的多功能系统[1-2]。该系统在低压直流电源的作用下可实现阳极空气除湿，同时在阴极产生可用于气调保鲜的低浓度氢气，在食品贮藏领域有较好的应用前景[3-7]。Qi等[2，8-10]对电解质膜除湿/产氢系统的运行特性、伏安特性、耐久性等进行了理论和实验研究，但目前对该系统在水果保鲜方面的研究鲜有报道。为此，本文以采后自然成熟较快的徐香猕猴桃为对象[11-12]，探究在常温(22 ℃)和低温(5 ℃)下，电解质膜除湿/产氢装置的工作电压及保鲜盒进气时间对氢气体积分数和不同初始硬度猕猴桃的保鲜效果。

1 实验部分

1.1 实验装置与仪器

电解质膜除湿组件的实物图见图1，组件有效反应面积为2.5×2.5 cm2，阳极催化剂为IrO2，阴极催化剂为Pt/C。在低压直流电源的作用下，阳极空气中的水蒸气被电解以除去，发生式(1)所示的析氧反应。阴极可同时发生式(2)所示的析氢反应和式(3)所示的氧还原反应。在式(2)中，阴极空气中产生氢气。在式(3)中，阴极空气中的氧气被还原，生成水蒸气。由于空气中水蒸气含量较低，电解质膜除湿组件阴极产生的氢气为低浓度氢气，远低于爆炸极限，可应用于水果保鲜。

2H2O(g)→ 4e-+4H++O2(g)

(1)

2H++2e-→H2(g)

(2)

O2(g)+4H++4e-→2H2O(g)

(3)

图1 电解质膜除湿组件实物图

图2为实验装置示意图。电解质膜除湿组件的阳极和阴极各由一个气泵将空气泵入，空气的温湿度和流量分别由温湿度传感器和微孔流量计测定。……