Elektrolýza vody PEM (Proton Exchange Membrane).Technológia výroby vodíka ponúka množstvo výhod vrátane vysokej hustoty prevádzkového prúdu, prispôsobivosti kolísaniu obnoviteľnej energie a kompaktnej konštrukcie. Tieto vlastnosti ho predurčujú na rozsiahlu industrializáciu. Pre úspešný rozvoj vo veľkom meradle je však kľúčové nielen riešiť kľúčové technické výzvy, ale aj zvážiť ekonomické aspekty.
„Strednodobý a dlhodobý plán rozvoja priemyslu vodíkovej energetiky (2021-2035)“ v mojej krajine zdôrazňuje potrebu zvýšiť účinnosť konverzie výroby vodíka z obnoviteľných zdrojov energie a zvýšiť výrobu vodíka na jednotku. Okrem toho sú nevyhnutné prelomy v základných technológiách súvisiacich s infraštruktúrou vodíkovej energie.
Národný kľúčový plán výskumu a vývoja pre „Vodíkovú energetickú technológiu“ (2022) ministerstva vedy a techniky „14. päťročný plán“ obsahuje niekoľko tém súvisiacich s výrobou vodíka PEM elektrolýzou vody. Tieto témy zahŕňajú technológiu elektrolyzéra s protónovou výmennou membránou v megawattovom meradle, vysokotlakový vodíkový elektrolyzér na elektrolýzu vody a výskum a vývoj kľúčových systémových technológií na výrobu vodíka prostredníctvom elektrolýzy vody s protónovou výmennou membránou.
Elektrolyzér, kľúčový komponent systému výroby vodíka pri elektrolýze vody PEM, výrazne ovplyvňuje celkový výkon. Súčasné snahy o vývoj produktov sa primárne zameriavajú na rozsah výroby vodíka a náklady.
V súčasnosti má len niekoľko domácich výrobcov kapacitu na výrobu zariadení na elektrolýzu PEM a ešte menej z nich dokáže vyvinúť rozsiahle systémy na výrobu vodíka PEM. V dôsledku toho niekoľko veľkých projektov výroby vodíka s vodnou elektrolýzou PEM uprednostňuje zariadenia od zahraničných spoločností.
Je pozoruhodné, že niektoré domáce podniky a výskumné ústavy dosiahli vývoj systémov na výrobu vodíka PEM s rozsahom výroby vodíka 200 Nm3/h.
Avšak domáci priemysel výroby vodíka pomocou elektrolýzy PEM zostáva v počiatočných štádiách komercializácie. V porovnaní s prevládajúcou metódou výroby alkalického vodného vodíka je hlavnou výzvou výroby vodíka PEM jeho cena.
Jeden líder v tomto odvetví povedal: „Celý dodávateľský reťazec musí spolupracovať na znižovaní nákladov v budúcnosti. Aby sme boli konkurencieschopní, musia sa náklady na výrobu vodného vodíka pomocou elektrolýzy PEM znížiť na 1.5-2-násobok ceny alkalického vodného vodíka výroba zo zeleného vodíka“.
V súčasnosti nie je dostatočne lokalizovaný dodávateľský reťazec výroby vodíka pri elektrolýze vody. Komponenty jadra, ako sú bipolárne platne, katalyzátory, membrány na výmenu protónov a vrstvy na difúziu plynu, predstavujú výzvy v dôsledku nákladových obmedzení. Zatiaľ čo mnohé domáce projekty zeleného vodíka využívajú technológiu výroby vodíka elektrolýzou PEM, počet projektov, ktoré sa riadia touto cestou, zostáva obmedzený.
V rámci celého dodávateľského reťazca výroby vodíka pri elektrolýze vody PEM predstavuje najvýznamnejšiu prekážku protónová výmenná membrána.
Podľa predstaviteľa priemyslu sú na rozdiel od palivových článkov protónové membrány používané prevažne na výrobu vodíka na báze vodnej elektrolýzy 115 a 117 homogénne membrány s hrúbkou 150-200 mikrónov. Táto hrúbka je relatívne väčšia (8-10 mikrónov) v porovnaní s protónovými membránami palivových článkov, čo má za následok vyššiu rýchlosť napučiavania a potenciálnu deformáciu počas poťahovania. Preto je potrebný špecializovaný dizajn zariadenia na nanášanie elektrolytickej vodnej membrány a membránové elektródy palivových článkov nemožno na tento účel priamo použiť.
Plsť z titánových vlákienodTopTiTech
