مزايا تقنية إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي PEM

إنتاج الهيدروجين بالماءالتحليل الكهربائيتعني أن جزيئات الماء يتم فصلها تحت عمل التيار المباشر لتوليد الأكسجين والهيدروجين ، والتي ترسب من الأنود والكاثود من المنحل بالكهرباء على التوالي.

وفقًا للمواد المختلفة لحجاب الحاجز بالكهرباء ، عادة ما ينقسم إنتاج الهيدروجين من التحليل الكهربائي للماء إلى التحليل الكهربائي للمياه القلوية (ALK) ،غشاء تبادل البروتون(PEM) التحليل الكهربائي للماء والتحليل الكهربائي لمياه أكسيد الصلبة عالية درجة الحرارة (SOEC).

فيما بينها،PEM ماء التحليل الكهربائيلإنتاج الهيدروجين يشير إلى عملية إنتاج الهيدروجين التي تستخدم غشاء تبادل البروتون ككهرباء صلبة ويستخدم الماء النقي كمواد خام للمياه الكهربائية لإنتاج الهيدروجين.

المكونات الرئيسية لـPEM الماء المنحل بالكهرباءهي ، من الداخل إلى الخارج ، غشاء تبادل البروتون ، والطبقات الحفزية للكاثود والكاثود ، وطبقات نشر الكاثود والغاز الأنود ، وألواح نهاية الكاثود والأنود ، إلخ ، إلخ.

طبقة الانتشار ، الطبقة الحفزية وغشاء تبادل البروتونتشكل قطب الغشاء ، وهو الموقع الرئيسي لنقل المواد والتفاعلات الكهروكيميائية في الكهربة المياه بأكملها. تؤثر خصائص وهيكل قطب الغشاء بشكل مباشر على أداء وحياةPEM الماء المنحل بالكهرباء.

يتمتع إنتاج الهيدروجين PEM بالمزايا التالية مقارنةً بإنتاج الهيدروجين الكهربائي للمياه القلوية التقليدية:

① نقاء عالي ، لا تلوث

يستخدم إنتاج الهيدروجين PEM كهربيًا صلبًا لتبادل البروتون. لا يحتاج الغاز المولد إلى أن يتم تعديله ، وسمك غشاء الأيونات الدقيقة على المستوى الجزيئي صغير جدًا ، مما يجعل من الصعب إنتاج التناضح العكسي للهيدروجين. يتطلب نوع PEM فقط ماءًا نقيًا ، ولا إضافات ، ولا توجد سوائل تآكل ، لذلك لا يلوث البيئة وله نقاء غاز مرتفع ؛ في حين أن المنحل بالكهرباء القلوي التقليدي يتطلب إضافة 15 ٪ من هيدروكسيد الصوديوم أو 30 ٪ من كوه ، وبالتالي فإن التحليل الكهربائي السائل متآكل للغاية ويمكن أن يتسبب بسهولة في تلوث سائل التنظيف بخط أنابيب الحمل.

② كفاءة التحويل العالية

القطب الحفاز من نوع PEM هو micropore على المستوى الجزيئي ، وهو قريب من جانبي الغشاء الأيوني وبين المسام الداخلية. إنه قطب حفاز مسافة القطب الصفري. مزاياها هي مساحة رد فعل كبيرة وكفاءة تحويل عالية ؛ في حين أن الأقطاب القلوية التقليدية يوجد حد صغير للمسافة بين الأقطاب الكهربائية ، والمقاومة بين الأقطاب الكهربائية كبيرة ، مما ينتج عنه تيار أكبر ، وتوليد حرارة مرتفع ، وكفاءة تحويل منخفضة.

③ وزن الإضاءة وصغر حجمها

إن بنية التجميع الحالية للغرف على مرحلتين في نوع PEM من نوع Electrolyzer مضغوط ومرن ، مما يجعل ضوء الإلكتروليزر صغيرًا في الحجم. الوزن هو 1/3 فقط من المنحل بالكهرباء العادية مع نفس القدرة على إنتاج الهيدروجين. الميزة هي المسافة الصفر القطب. المقاومة الداخلية للخلية صغيرة. في حين أن المجمع الحالي في غرفة القطب الداخلي للخلية الكهربائية القلوية التقليدية ليس له أي مرونة ، مما يؤدي إلى فقدان الحرارة العالية للطاقة الكهربائية وانخفاض كفاءة التحويل.

④ قابلة للتكيف مع تقلب توليد الطاقة المتجددة

يتمتع نظام إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي لـ PEM بسرعة استجابة وقابلة للتكيف مع التشغيل الديناميكي ، وهو مناسب جدًا للطبيعة غير المتكافئة والمتقطعة والمتقلب لمصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح ونقل الطاقة الشمسية.

من وجهة نظر فنية ، فإن الخلية الكهربائية المستخدمة لها بنية مضغوطة وحجم صغير ، وهو ما يفضي إلى تغيير الحمل السريع. تتمتع الخلية الكهربائية بالكفاءة العالية ، وارتفاع نقاء الغاز الذي تم الحصول عليه ، واستهلاك الطاقة المنخفضة ، وتحسين السلامة والموثوقية بشكل كبير ، مما يجعلها أكثر ملاءمة لمصادر الطاقة المتجددة. بسبب تقلب الطاقة المتجددة ، تُعرف تقنية التحليل الكهربائي للمياه PEM بأنها واحدة من أكثر تقنيات إنتاج الهيدروجين الكهربائية الواعدة في مجال إنتاج الهيدروجين.

ومع ذلك ، نظرًا لأن المنحلوليات الكهربائية PEM تحتاج إلى العمل في بيئة عمل شديدة الحموضة وأكسدة ، فإن الجهاز يعتمد بشكل أكبر على مواد معدنية باهظة الثمن مثل إيريديوم ، البلاتين ، التيتانيوم ، وما إلى ذلك ، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف. هذا هو أيضًا عنق الزجاجة الذي يقيد تطوير تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين PEM وتوجيه البحث والتطوير.