الکترولیزهای PEM

الکترولیزهای هیدروژنی که آب قلیایی تولید می کنند از غشاهای آزبست به عنوان جداکننده گاز استفاده می کنند. کاتد و آند عمدتاً از آلیاژهای فلزی مانند نیکل و مولیبدن تشکیل شده اند که می توانند آب را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم کنند.

الکترولیزهای آب قلیایی صنعتی از محلول هیدروکسید پتاسیم با کسر جرمی 20% تا 30% به عنوان الکترولیت استفاده می‌کنند. الکترولایزر دارای محدوده دمای کاری 70 درجه تا 80 درجه و چگالی جریان کاری تقریباً 0.25 A/cm² است. فشار گازی که تولید می کند 0.1 تا 3.0 مگاپاسکال است و راندمان کلی 62٪ تا 82٪ است.

تولید هیدروژن از آب قلیایی یک فناوری بالغ با هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی کم است. با این حال، مسائلی مانند از دست دادن لیمو، خوردگی و مصرف انرژی باید مورد توجه قرار گیرد.

به طور کلی، ژنراتورهای هیدروژن قلیایی به لطف فناوری اثبات شده و هزینه های سرمایه گذاری کم، راه حلی مقرون به صرفه برای تولید هیدروژن ارائه می دهند. با این حال، پرداختن به مسائل مربوط به تلفات سوزاننده، خوردگی و مصرف انرژی برای اطمینان از عملکرد و کارایی بهینه مهم است.

در الکترولیز PEM برای تولید هیدروژن، غشای تبادل پروتون اسید پرفلوئوروسولفونیک به دلیل پایداری شیمیایی عالی، هدایت پروتون و عملکرد جداسازی گاز استفاده می شود. غشا به طور موثری از انتقال الکترون جلوگیری می کند و ایمنی سلول الکترولیتی را بهبود می بخشد.

اجزای کلیدی الکترولایزر PEM شامل غشاهای تبادل پروتون، لایه‌های کاتالیزوری الکترود مثبت و منفی، لایه‌های انتشار گاز الکترود مثبت و منفی و صفحات پایانه مثبت و منفی است. این اجزا از داخل به خارج چیده شده اند. لایه انتشار، لایه کاتالیزور و غشای تبادل پروتون، الکترود غشایی را تشکیل می دهند که محل اصلی انتقال مواد و واکنش الکتروشیمیایی در الکترولیز است.

ویژگی ها و ساختار الکترود غشایی به طور مستقیم بر عملکرد و عمر الکترولیز آب PEM تأثیر می گذارد. بنابراین، طراحی دقیق و انتخاب مواد برای عملکرد بهینه و دوام بسیار مهم است.

به طور کلی، فناوری تولید هیدروژن PEM یک فناوری تولید هیدروژن قابل اعتماد و کارآمد است و غشای تبادل پروتون اسید پرفلوئوروسولفونیک آن دارای ثبات شیمیایی و هدایت پروتون عالی است. اجزای کلیدی یک الکترولیز، از جمله الکترودهای غشایی، باید با دقت طراحی و انتخاب شوند تا عملکرد و عمر مفید مطلوبی داشته باشند.

الکترولیز اکسید جامد برای تولید هیدروژن با الکترولیز آب قلیایی و الکترولیز آب غشای تبادل پروتون متفاوت است زیرا در دماهای بالا عمل می کند.

الکترولیز اکسید جامد از اکسید جامد به عنوان ماده الکترولیت استفاده می کند و در دمای بین 800 درجه تا 1،{2}} درجه عمل می کند. این منجر به بهبود قابل توجه عملکرد الکتروشیمیایی و راندمان بالاتر فرآیند تولید هیدروژن می شود.

با این حال، محیط کاری با دمای بالا و رطوبت بالا چالش هایی را برای انتخاب مواد پایدار، بادوام و مقاوم در برابر خوردگی برای الکترولیزها به همراه دارد. این همچنین انتخاب سناریوی کاربردی و اجرای در مقیاس بزرگ فناوری تولید هیدروژن الکترولیز اکسید جامد را محدود می کند.

با وجود این چالش ها، الکترولیزهای اکسید جامد مزایای منحصر به فردی را برای تولید هیدروژن ارائه می دهند، از جمله بهبود عملکرد الکتروشیمیایی و کارایی. تحقیقات و توسعه بیشتر برای غلبه بر چالش های مواد و گسترش دامنه سناریوهای کاربردی برای الکترولیز اکسید جامد مورد نیاز است.

الکترولیزهای غشایی تبادل پروتون اغلب برای تولید هیدروژن در کاربردهای مختلف مانند ژنراتورهای هیدروژن، ماشین‌های آب هیدروژنی و جاذب هیدروژن استفاده می‌شوند.

الکترولیزهای غشایی مبادله پروتون برای ماشین‌های تولید هیدروژن و هیدروژناسیون کوچک، ریزشبکه‌های مستقل مکمل چند انرژی، داروخانه‌ها و غیره مناسب هستند. می‌توان از آنها برای تولید هیدروژن بر حسب تقاضا در محل استفاده کرد.

الکترولیزهای PEM در تجهیزات سوخت اتومبیل، کامیون، اتوبوس و سایر بازارهای حمل و نقل استفاده می شود. این الکترولیزها می توانند سوخت هیدروژنی تمیز و سازگار با محیط زیست تولید کنند.

الکترولیزهای غشایی مبادله پروتون برای تولید هیدروژن از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند خورشید و باد برای بازارهای برق به گاز و نیرو به صنعتی استفاده می کنند.