Układ elektrolizy Pem

● Nie wymaga stosowania elektrolitów. Oznacza to, że można stosować oczyszczoną wodę, co stanowi znaczną korzyść.

Elektroliza PEM może działać w szerokim zakresie gęstości prądu. Zazwyczaj gęstość prądu w układach elektrolizy PEM może wahać się od tak niskiego, jak 0,2 A/cm² do nawet 2 A/cm² lub więcej, w zależności od konkretnej konstrukcji i warunków pracy elektrolizera PEM. Pojemność (gęstość prądu) znacząco wpływa na wielkość elektrolizera, dlatego elektroliza PEM ogólnie zapewnia bardziej zwartą powierzchnię w porównaniu z elektrolizą wody alkalicznej pod ciśnieniem, co czyni ją korzystną w zastosowaniach, w których kluczową kwestią jest oszczędność miejsca.

● Kolejną dużą zaletą jest także zdolność PEM do szybkiego dostosowywania się do zmiennych poziomów mocy w ciągu kilku sekund.
Utrzymanie tempa degradacji napięcia nadpotencjałowego poniżej 100 mV/rok jest częstym celem systemów elektrolizy PEM. Należy jednak pamiętać, że rzeczywista szybkość degradacji może się różnić w zależności od czynników operacyjnych i praktyk konserwacyjnych. Konstrukcja i jakość elektrolizera, określone przez oryginalnego producenta, odgrywają kluczową rolę w wpływaniu na szybkość degradacji. Dlatego też zaleca się skonsultowanie się z producentem elektrolizera w celu uzyskania szczegółowych informacji na temat oczekiwanych szybkości degradacji i zalecanych procedur konserwacji.

● PEM to membrana ze stałego polimeru i elektrolitu. Obie strony membrany mogą wytrzymać dużą różnicę ciśnień i mają jedynie jednokierunkowy efekt przewodzenia jonów wodoru. Może bezpośrednio oddzielić reagent wodór i tlen, aby uniknąć krzyżowego gazowania i zapewnia dobre bezpieczeństwo. , Gaz produktowy ma wysoką czystość. Do elektrolizy alkalicznej stosuje się ogniwo elektrolityczne, a porowata tkanina azbestowa po impregnacji staje się membraną. Dlatego należy zainstalować system ścisłej kontroli różnicy ciśnień, aby zapobiec wyciekom powietrza w komorach reakcyjnych anody i katody oraz uniknąć wypadków związanych z bezpieczeństwem.

● Membrana elektrolityczna PEM może mieć grubość mniejszą niż 200 μm, odstęp między elektrodami jest mały, może zmniejszyć napięcie robocze i zużycie energii oraz sprawić, że struktura ogniwa elektrolitycznego będzie bardziej zwarta.

● Woda jest zarówno reagentem, jak i medium chłodzącym, co eliminuje potrzebę stosowania układu chłodzenia i zmniejsza objętość i wagę urządzenia. Ponieważ ogniwo elektrolityczne PEM jako elektrolit wykorzystuje czystą wodę, unika się korozji elektrolitu w korpusie zbiornika, produkt reakcji nie zawiera mgły alkalicznej, a czystość gazu jest wyższa.

Elektrolizery alkaliczne mogą wydawać się najtańszą opcją – w końcu elektrolizery alkaliczne istnieją od kilkudziesięciu lat dłużej niż PEM. Jednakże postęp w technologii PEM zmienił jej koszt.

Analiza obu typów elektrolizerów pokazuje, że koszt stosu elektrolizera alkalicznego jest niższy niż PEM. Jednak według Instytutu Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE, jeśli chodzi o złożoność i koszt bilansowania instalacji (BOP), wraz ze wzrostem rozmiaru systemu, PEM jest niższy. W rzeczywistości całkowity koszt posiadania elektrolizera PEM jest niższy niż w przypadku elektrolizera alkalicznego, a prognostycy szacują, że koszty obsługi PEM wynoszą jedną trzecią elektrolizera alkalicznego.

Podczas skalowania elektrolizera PEM zapewnia znaczne korzyści kosztowe, biorąc pod uwagę ekonomikę instalacji. W przeliczeniu na kilowat wydatki inwestycyjne związane z elektrolizerem alkalicznym znacznie rosną w miarę skalowania systemu. Dzięki PEM dostępne są opcje usprawnienia BOP w celu zminimalizowania kosztów początkowych w większych systemach o mocy powyżej 10 megawatów.

Biorąc pod uwagę ciśnienie wyjściowe, standardowe elektrolizery alkaliczne zapewniają moc wyjściową przy niskim ciśnieniu od 1 do 10 barów, czyli ciśnieniu bliskim ciśnienia otoczenia. W większości zastosowań wodór musi być dalej sprężany na potrzeby transportu, przechowywania lub konsumpcji. Z drugiej strony elektrolizery PEM mają moc wyjściową 40 ​​barów – czyli od 4 do 40 razy więcej niż typowy system alkaliczny.

Ciśnienie jest generowane w procesie elektrochemicznym w kominie, co oznacza, że ​​PEM pozwala uniknąć sprężania w pierwszym etapie, aby doprowadzić je do 40 barów, i omija koszty energii związane z pracą sprężarki.

Żrący roztwór elektrolitu firmy Alkaline może również podnieść jego wysoką cenę. Na przykład projekt trwający od 10 do 20-lat oznacza długoterminową potrzebę wymiany części, takich jak pompy i zawory, lub usunięcia wodorotlenku potasu ze strumieni wodoru lub tlenu. Zapotrzebowanie na wysoce korozyjny wodorotlenek potasu w układach alkalicznych wynoszące 3,5 tony na megawat wiąże się zazwyczaj ze znacznym zapotrzebowaniem na przestrzeń – często dwa do trzech razy większą niż przestrzeń systemu PEM przy podobnej wydajności. Wszelkie straty w przestrzeni mogą prowadzić do utraty przychodów.