Ηλεκτρόλυση νερού PEM (Proton Exchange Membrane).Η τεχνολογία για την παραγωγή υδρογόνου προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα, όπως η υψηλή πυκνότητα ρεύματος λειτουργίας, η προσαρμοστικότητα στις διακυμάνσεις των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και η συμπαγής δομή. Αυτά τα χαρακτηριστικά το καθιστούν κατάλληλο για εκβιομηχάνιση μεγάλης κλίμακας. Ωστόσο, για επιτυχή ανάπτυξη μεγάλης κλίμακας, είναι σημαντικό όχι μόνο να αντιμετωπιστούν βασικές τεχνικές προκλήσεις αλλά και να ληφθούν υπόψη οι οικονομικές πτυχές.
Το "Μεσοπρόθεσμο και Μακροπρόθεσμο Σχέδιο για την Ανάπτυξη της Βιομηχανίας Ενέργειας Υδρογόνου (2021-2035)" στη χώρα μου τονίζει την ανάγκη να ενισχυθεί η απόδοση μετατροπής της παραγωγής υδρογόνου από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και να αυξηθεί η παραγωγή υδρογόνου ανά μονάδα. Επιπλέον, οι καινοτομίες σε βασικές τεχνολογίες που σχετίζονται με την ενεργειακή υποδομή υδρογόνου είναι απαραίτητες.
Το «14ο Πενταετές Σχέδιο» του Υπουργείου Επιστήμης και Τεχνολογίας Εθνικό Βασικό Σχέδιο Έρευνας και Ανάπτυξης για την «Τεχνολογία Ενέργειας Υδρογόνου» (2022) περιλαμβάνει διάφορα θέματα που σχετίζονται με την παραγωγή υδρογόνου με ηλεκτρόλυση νερού PEM. Αυτά τα θέματα περιλαμβάνουν τεχνολογία ηλεκτρολύτη μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων σε κλίμακα μεγαβάτ, ηλεκτρολύτη υδρογόνου υψηλής πίεσης για ηλεκτρόλυση νερού και έρευνα και ανάπτυξη βασικών τεχνολογιών συστημάτων για παραγωγή υδρογόνου μέσω ηλεκτρόλυσης νερού με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων.
Ο ηλεκτρολύτης, βασικό συστατικό του συστήματος παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρόλυση νερού PEM, επηρεάζει σημαντικά τη συνολική απόδοση. Οι τρέχουσες προσπάθειες ανάπτυξης προϊόντων επικεντρώνονται κυρίως στην κλίμακα και το κόστος παραγωγής υδρογόνου.
Επί του παρόντος, μόνο λίγοι εγχώριοι κατασκευαστές διαθέτουν την ικανότητα παραγωγής εξοπλισμού ηλεκτρόλυσης PEM και ακόμη λιγότεροι μπορούν να αναπτύξουν μεγάλης κλίμακας συστήματα παραγωγής υδρογόνου PEM. Κατά συνέπεια, πολλά έργα παραγωγής υδρογόνου ηλεκτρόλυσης νερού PEM μεγάλης κλίμακας προτιμούν εξοπλισμό από ξένες εταιρείες.
Συγκεκριμένα, ορισμένες εγχώριες επιχειρήσεις και ερευνητικά ιδρύματα έχουν επιτύχει την ανάπτυξη συστημάτων παραγωγής υδρογόνου PEM με κλίμακα παραγωγής υδρογόνου 200 Nm3/h.
Ωστόσο, η εγχώρια βιομηχανία παραγωγής υδρογόνου νερού ηλεκτρόλυσης PEM παραμένει στα αρχικά στάδια εμπορευματοποίησης. Σε σύγκριση με την επικρατούσα μέθοδο παραγωγής υδρογόνου με αλκαλικό νερό, η κύρια πρόκληση που αντιμετωπίζει η παραγωγή υδρογόνου PEM είναι το κόστος της.
Ένας ηγέτης του κλάδου είπε: "Ολόκληρη η αλυσίδα εφοδιασμού πρέπει να συνεργαστεί για να μειώσει το κόστος στο μέλλον. Για να είναι ανταγωνιστικό, το κόστος παραγωγής υδρογόνου νερού ηλεκτρόλυσης PEM πρέπει να μειωθεί σε 1.{1}} φορές το κόστος του αλκαλικού υδρογόνου νερού. παραγωγή από πράσινο υδρογόνο».
Επί του παρόντος, δεν υπάρχει επαρκής εντοπισμός της εφοδιαστικής αλυσίδας παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρόλυση νερού. Τα βασικά συστατικά όπως οι διπολικές πλάκες, οι καταλύτες, οι μεμβράνες ανταλλαγής πρωτονίων και τα στρώματα διάχυσης αερίων θέτουν προκλήσεις λόγω των περιορισμών κόστους. Ενώ πολλά εγχώρια έργα πράσινου υδρογόνου υιοθετούν την τεχνολογία παραγωγής υδρογόνου ηλεκτρόλυσης PEM, ο αριθμός των έργων που ακολουθούν αυτή τη διαδρομή παραμένει περιορισμένος.
Εντός ολόκληρης της αλυσίδας παραγωγής υδρογόνου ηλεκτρόλυσης νερού PEM, η μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων αποτελεί το πιο σημαντικό εμπόδιο.
Σύμφωνα με τον εκπρόσωπο της βιομηχανίας, σε αντίθεση με τις κυψέλες καυσίμου, οι μεμβράνες πρωτονίων που χρησιμοποιούνται κυρίως για την παραγωγή υδρογόνου με βάση την ηλεκτρόλυση νερού είναι ομοιογενείς μεμβράνες 115 και 117, με πάχος 150-200 microns. Αυτό το πάχος είναι σχετικά υψηλότερο (8-10 μικρά) σε σύγκριση με τις μεμβράνες πρωτονίων κυψελών καυσίμου, με αποτέλεσμα υψηλότερο ρυθμό διόγκωσης και πιθανή παραμόρφωση κατά την επίστρωση. Επομένως, απαιτείται εξειδικευμένος σχεδιασμός για τον εξοπλισμό επίστρωσης ηλεκτρολυτικής μεμβράνης νερού και τα ηλεκτρόδια μεμβράνης κυψελών καυσίμου δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας για το σκοπό αυτό.
Τσόχα από ίνες τιτανίουαπόTopTiTech
