Avantajele tehnologiei de producere a hidrogenului cu electroliză a apei PEM

Avantajele PEM Electroliza apei Producția de hidrogen Tehnologie

Producția de hidrogen prin electroliza apei se referă la disocierea moleculelor de apă în oxigen și hidrogen sub acțiunea curentului continuu, care sunt precipitate din anodul și, respectiv, catodul electrolizatorului.

În funcție de diferitele materiale ale diafragmei electrolizatorului, producția de hidrogen prin electroliza apei este de obicei împărțită în electroliză alcalină a apei (ALK), electroliza apei cu membrana schimbătoare de protoni (PEM). și electroliza apei cu oxid solid la temperatură înaltă (SOEC). Printre acestea, producția de hidrogen prin electroliza apei PEM se referă la procesul de producere a hidrogenului folosind membrana schimbătoare de protoni ca electrolit solid și apa pură ca materie primă pentru electroliza apei pentru a produce hidrogen. Componentele principale ale electrolizorului de apă PEM sunt membrana schimbătoare de protoni, stratul catalizator anod și catodic, stratul de difuzie a gazului catodic și catodic, plăcile de capăt catodice și catodice etc. din interior spre exterior. Printre acestea, stratul de difuzie, stratul de catalizator și membrana de schimb de protoni constituie electrodul membranei, care este locul principal pentru transmiterea materialului și reacția electrochimică a întregului electrolizor de apă. Caracteristicile și structura electrodului cu membrană afectează direct performanța și durata de viață a electrolizorului de apă PEM.

În comparație cu producția tradițională de hidrogen prin electroliza apei alcaline, producția de hidrogen PEM are următoarele avantaje:

(1) Producția de hidrogen PEM de înaltă puritate și fără poluare folosește electrolit solid cu membrană schimbătoare de protoni, gazul generat nu trebuie tratat de-alcalin, iar grosimea membranei ionice microporoase la nivel molecular este foarte mică, ceea ce nu este ușor pentru a produce osmoză inversă cu hidrogen. Tipul PEM necesită doar apă pură, fără aditivi, fără lichide corozive, deci nu poluează mediul înconjurător, iar puritatea gazului este, de asemenea, ridicată; în timp ce electrolitul alcalin tradițional trebuie să adauge 15% NaOH sau 30% KOH, astfel încât electrolitul este foarte coroziv și ușor de produs lichid de spălare pentru a contamina conducta de încărcare.

(2) Eficiență ridicată de conversie. Electrodul catalitic de tip PEM este un electrod microporos la nivel molecular, care este strâns atașat de ambele părți ale membranei ionice și ale porilor săi interni. Este un electrod catalitic la distanță zero, cu avantajele unei suprafețe mari de reacție și eficiență ridicată de conversie. Cu toate acestea, electrozii alcalini tradiționali sunt limitați de o distanță mică, iar rezistența inter-electrod este mare, ceea ce duce la un curent mai mare, generare mare de căldură și eficiență scăzută de conversie.

(3) Greutate ușoară și dimensiune mică. Structura colectorului camerei în două trepte din electrolizorul de tip PEM este compactă și flexibilă, făcând electrolizorul ușor și de dimensiuni reduse. Greutatea este doar 1/3 din cea a unui electrolizor obișnuit cu aceeași producție de hidrogen. Avantajele sunt distanța inter-electrod zero și rezistența internă mică a celulei. Colectorul din camera de electrozi a unui electrolizor alcalin tradițional nu este elastic, rezultând pierderi mari de căldură a energiei electrice și eficiență scăzută de conversie.

(4) Adaptabil la volatilitatea generării de energie regenerabilă
Sistemul de producere a hidrogenului cu electroliză a apei PEM are o viteză de răspuns rapidă și se adaptează la funcționarea dinamică, ceea ce este foarte potrivit pentru transmiterea neuniformă, intermitentă și volatilă a energiei regenerabile, cum ar fi energia eoliană și solară.

Din punct de vedere tehnic, celula electrolitică pe care o folosește este compactă ca structură, de dimensiuni mici și favorabilă schimbărilor rapide ale sarcinii. Celula electrolitică are eficiență ridicată, puritate ridicată a gazului, consum redus de energie și siguranță și fiabilitate mult îmbunătățite, ceea ce este mai potrivit pentru volatilitatea energiei regenerabile. Prin urmare, tehnologia de electroliză a apei PEM este salutată ca fiind una dintre cele mai promițătoare tehnologii de producere a hidrogenului prin electroliza apei în domeniul producției de hidrogen.

Cu toate acestea, deoarece electrolizatoarele PEM trebuie să funcționeze într-un mediu de lucru foarte acid și oxidant, echipamentul se bazează mai mult pe materiale metalice scumpe, cum ar fi iridiu, platină și titan, ceea ce duce la costuri excesiv de mari. Acesta este, de asemenea, blocajul care limitează dezvoltarea tehnologiei de producere a hidrogenului PEM și direcția de cercetare și dezvoltare.