Предимства на технологията за производство на водород с водна електролиза PEM

Предимства на PEM Електролиза на вода Производство на водород технология

Производството на водород чрез водна електролиза се отнася до дисоциацията на водните молекули на кислород и водород под действието на постоянен ток, които се утаяват съответно от анода и катода на електролизера.

Според различните материали на диафрагмата на електролизера производството на водород чрез водна електролиза обикновено се разделя на алкална водна електролиза (ALK), водна електролиза с протоннообменна мембрана (PEM). и високотемпературна водна електролиза на твърд оксид (SOEC). Сред тях PEM производството на водород чрез електролиза на вода се отнася до процеса на производство на водород, използващ протонообменна мембрана като твърд електролит и чиста вода като суровина за електролиза на вода за производство на водород. Основните компоненти на водния електролизатор PEM са протонообменна мембрана, анод и катоден катализаторен слой, катод и катоден газодифузионен слой, катод и катодни крайни плочи и т.н. отвътре навън. Сред тях дифузионният слой, каталитичният слой и протонообменната мембрана съставляват мембранния електрод, който е основното място за предаване на материала и електрохимична реакция на целия воден електролизатор. Характеристиките и структурата на мембранния електрод пряко влияят върху производителността и живота на водния електролизатор PEM.

В сравнение с традиционното производство на водород чрез алкална водна електролиза, PEM производството на водород има следните предимства:

(1) Висока чистота и без замърсяване Производството на водород PEM използва твърд електролит от протонообменна мембрана, генерираният газ не се нуждае от деалкална обработка и дебелината на микропорестата йонна мембрана на молекулярно ниво е много малка, което не е лесно за получаване на водородна обратна осмоза. Типът PEM изисква само чиста вода, без добавки, без корозивни течности, така че не замърсява околната среда, а чистотата на газа също е висока; докато традиционният алкален електролит трябва да добави 15% NaOH или 30% KOH, така че електролитът е силно корозивен и лесно се произвежда промивна течност, за да замърси товарния тръбопровод.

(2) Висока ефективност на преобразуване. Каталитичният електрод тип PEM е микропорест електрод на молекулярно ниво, който е плътно прикрепен към двете страни на йонната мембрана и нейните вътрешни пори. Това е каталитичен електрод с нулево разстояние с предимствата на голяма реакционна площ и висока ефективност на преобразуване. Традиционните алкални електроди обаче са ограничени от малко разстояние и съпротивлението между електродите е голямо, което води до по-голям ток, високо генериране на топлина и ниска ефективност на преобразуване.

(3) Леко тегло и малък размер. Колекторната структура на двустепенната камера в електролизера тип PEM е компактна и гъвкава, което прави електролизера лек и малък. Теглото е само 1/3 от това на обикновен електролизатор със същото производство на водород. Предимствата са нулево междуелектродно разстояние и малко вътрешно съпротивление на клетката. Колекторът в електродната камера на традиционния алкален електролизатор не е еластичен, което води до големи топлинни загуби на електрическа енергия и ниска ефективност на преобразуване.

(4) Адаптивност към нестабилността на производството на възобновяема енергия
Системата за производство на водород чрез водна електролиза PEM има бърза скорост на реакция и се адаптира към динамична работа, което е много подходящо за неравномерно, периодично и непостоянно предаване на възобновяема енергия като вятърна и слънчева енергия.

От техническа гледна точка електролитната клетка, която използва, е компактна по структура, малка по размер и благоприятна за бързи промени в натоварването. Електролитната клетка има висока ефективност, висока чистота на газа, ниска консумация на енергия и значително подобрена безопасност и надеждност, което е по-подходящо за нестабилността на възобновяемата енергия. Поради това PEM технологията за водна електролиза е приветствана като една от най-обещаващите технологии за производство на водород чрез водна електролиза в областта на производството на водород.

Въпреки това, тъй като електролизерите PEM трябва да работят в силно кисела и окисляваща работна среда, оборудването разчита повече на скъпи метални материали като иридий, платина и титан, което води до прекалено високи разходи. Това също е тясното място, ограничаващо развитието на PEM технологията за производство на водород и посоката на изследванията и развитието.