Kelebihan Teknologi Pengeluaran Hidrogen Elektrolisis Air PEM

Kelebihan daripada Pengeluaran Hidrogen Elektrolisis Air PEM Teknologi

Pengeluaran hidrogen oleh elektrolisis air merujuk kepada pemisahan molekul air kepada oksigen dan hidrogen di bawah tindakan arus terus, yang masing-masing dimendakan daripada anod dan katod elektrolisis.

Menurut bahan yang berbeza dari diafragma elektrolisis, pengeluaran hidrogen oleh elektrolisis air biasanya dibahagikan kepada elektrolisis air alkali (ALK), elektrolisis air membran pertukaran proton (PEM). dan elektrolisis air oksida pepejal suhu tinggi (SOEC). Antaranya, pengeluaran hidrogen elektrolisis air PEM merujuk kepada proses penghasilan hidrogen menggunakan membran pertukaran proton sebagai elektrolit pepejal dan air tulen sebagai bahan mentah untuk elektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen. Komponen utama elektrolisis air PEM ialah membran pertukaran proton, lapisan pemangkin anod dan katod, lapisan resapan gas katod dan katod, plat hujung katod dan katod, dan lain-lain dari dalam ke luar. Antaranya, lapisan resapan, lapisan pemangkin dan membran pertukaran proton membentuk elektrod membran, yang merupakan tempat utama untuk penghantaran bahan dan tindak balas elektrokimia seluruh elektrolisis air. Ciri dan struktur elektrod membran secara langsung mempengaruhi prestasi dan hayat elektrolisis air PEM.

Berbanding dengan pengeluaran hidrogen elektrolisis air beralkali tradisional, pengeluaran hidrogen PEM mempunyai kelebihan berikut:

(1) Ketulenan tinggi dan tiada pencemaran Pengeluaran hidrogen PEM menggunakan membran pertukaran proton elektrolit pepejal, gas yang dihasilkan tidak perlu dirawat de-alkali, dan ketebalan membran ion mikroporous tahap molekul adalah sangat kecil, yang tidak mudah. untuk menghasilkan osmosis terbalik hidrogen. Jenis PEM hanya memerlukan air tulen, tiada bahan tambahan, tiada cecair menghakis, jadi ia tidak mencemarkan alam sekitar, dan ketulenan gas juga tinggi; manakala elektrolit alkali tradisional perlu menambah 15% NaOH atau 30% KOH, jadi elektrolit sangat menghakis dan mudah untuk menghasilkan cecair pembilasan untuk mencemarkan saluran paip beban.

(2) Kecekapan penukaran yang tinggi. Elektrod pemangkin jenis PEM ialah elektrod mikroporous peringkat molekul yang dilekatkan rapat pada kedua-dua belah membran ion dan liang dalamannya. Ia adalah elektrod pemangkin jarak sifar dengan kelebihan kawasan tindak balas yang besar dan kecekapan penukaran yang tinggi. Walau bagaimanapun, elektrod alkali tradisional dihadkan oleh jarak yang kecil, dan rintangan antara elektrod adalah besar, yang membawa kepada arus yang lebih besar, penjanaan haba yang tinggi, dan kecekapan penukaran yang rendah.

(3) Berat ringan dan saiz kecil. Struktur pengumpul ruang dua peringkat dalam elektrolisis jenis PEM adalah padat dan fleksibel, menjadikan elektrolisis ringan dan bersaiz kecil. Berat hanya 1/3 daripada elektrolisis biasa dengan pengeluaran hidrogen yang sama. Kelebihannya ialah jarak antara elektrod sifar dan rintangan dalaman kecil sel. Pengumpul dalam ruang elektrod elektrolisis beralkali tradisional tidak elastik, mengakibatkan kehilangan haba yang tinggi tenaga elektrik dan kecekapan penukaran yang rendah.

(4) Boleh disesuaikan dengan turun naik penjanaan tenaga boleh diperbaharui
Sistem pengeluaran hidrogen elektrolisis air PEM mempunyai kelajuan tindak balas yang pantas dan menyesuaikan diri dengan operasi dinamik, yang sangat sesuai untuk penghantaran tenaga boleh diperbaharui yang tidak sekata, terputus-putus dan tidak menentu seperti tenaga angin dan solar.

Dari perspektif teknikal, sel elektrolitik yang digunakannya adalah struktur padat, bersaiz kecil, dan kondusif untuk perubahan beban yang cepat. Sel elektrolitik mempunyai kecekapan tinggi, ketulenan gas yang tinggi, penggunaan tenaga yang rendah, dan keselamatan dan kebolehpercayaan yang lebih baik, yang lebih sesuai untuk turun naik tenaga boleh diperbaharui. Oleh itu, teknologi elektrolisis air PEM dipuji sebagai salah satu teknologi pengeluaran hidrogen elektrolisis air yang paling menjanjikan dalam bidang pengeluaran hidrogen.

Walau bagaimanapun, oleh kerana elektrolisis PEM perlu beroperasi dalam persekitaran kerja yang sangat berasid dan pengoksidaan, peralatan ini lebih bergantung pada bahan logam mahal seperti iridium, platinum dan titanium, mengakibatkan kos yang terlalu tinggi. Ini juga merupakan halangan yang menyekat pembangunan teknologi pengeluaran hidrogen PEM dan hala tuju penyelidikan dan pembangunan.