Pem elektrolízis rendszer

● Nincs szükség elektrolitok használatára. Ez azt jelenti, hogy tisztított víz használható, ami jelentős előnyt jelent.

A PEM elektrolízis számos áramsűrűség tartományban működhet. A PEM elektrolizáló rendszerekben az áramsűrűség jellemzően a 0,2 A/cm²-től egészen a 2 A/cm²-ig vagy még nagyobbig változhat, a PEM elektrolizátor konkrét kialakításától és működési körülményeitől függően. A kapacitás (áramsűrűség) jelentősen befolyásolja az elektrolizátor méretét, ezért a PEM elektrolízis általában kompaktabb helyet biztosít a nyomás alatti lúgos vizes elektrolízishez képest, így előnyös olyan alkalmazásokban, ahol a helytakarékosság kulcsfontosságú szempont.

● Egy másik nagy előny a PEM azon képessége, hogy másodpercek alatt gyorsan alkalmazkodik a változó teljesítményszintekhez.
A túlfeszültség 100 mV/év alatti leépülési sebességének fenntartása általános cél a PEM elektrolízises rendszerekben. Mindazonáltal elengedhetetlen annak felismerése, hogy a tényleges leromlási arány az üzemeltetési tényezőktől és a karbantartási gyakorlattól függően változhat. Az elektrolizátor felépítése és minősége, amelyet az eredeti gyártó határoz meg, döntő szerepet játszik a lebomlási sebesség befolyásolásában. Ezért tanácsos konzultálni az elektrolizáló készülék gyártójával a várható bomlási sebességekkel és az ajánlott karbantartási eljárásokkal kapcsolatban.

● A PEM egy szilárd polimer elektrolit membrán. A membrán két oldala nagy nyomáskülönbséget bír el, és csak egyirányú vezetési hatást fejt ki a hidrogénionokra. Közvetlenül el tudja választani a reagens hidrogént és oxigént, hogy elkerülje a keresztgázosodást, és jó biztonsággal rendelkezik. , A termékgáz nagy tisztaságú. A lúgos elektrolízishez folyékony elektrolitikus cellát használnak, és a porózus azbesztszövetből impregnálással diafragma lesz. Ezért szigorú nyomáskülönbség-szabályozó rendszert kell beépíteni, hogy az anód és a katód reakciókamrában ne forduljon elő levegő szivárgás, és elkerülhető a biztonsági baleset.

● A PEM elektrolit membrán 200 μm-nél kisebb lehet, az elektródák távolsága kicsi, csökkentheti az üzemi feszültséget és az energiafogyasztást, és kompaktabbá teheti az elektrolit cella szerkezetét.

● A víz egyszerre reagens és hűtőközeg, így nincs szükség hűtőrendszerre, és csökken a készülék térfogata és tömege. Mivel a PEM elektrolitikus cella tiszta vizet használ elektrolitként, elkerülhető az elektrolit korróziója a tartálytesthez, a reakciótermék nem tartalmaz lúgos ködöt, és a gáz tisztasága magasabb.

A lúgos elektrolizátorok tűnhetnek a legolcsóbb megoldásnak – elvégre a lúgos már évtizedek óta létezik, mint a PEM. A PEM technológia fejlődése azonban megváltoztatta a költségeket.

Mindkét típusú elektrolizátor elemzése azt mutatja, hogy egy lúgos elektrolizátor kötegköltsége alacsonyabb, mint a PEM. A Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE szerint, ha a rendszer méretének növekedésével az üzem egyensúlyának (BOP) bonyolultságáról és költségéről van szó, a PEM alacsonyabb. Valójában a PEM-elektrolizátor teljes birtoklási költsége alacsonyabb, mint a lúgos, az előrejelzések szerint a PEM-szolgáltatási költségek egyharmada a lúgosnak.

Az elektrolizátor méretezésekor a PEM jelentős költségelőnyökkel rendelkezik az üzemgazdaságosság egyensúlyában. Kilowattonkénti alapon a lúgos elektrolizátorral kapcsolatos beruházási ráfordítás jelentősen megnő a rendszer méretezésével. A PEM segítségével lehetőség nyílik a BOP egyszerűsítésére a 10 megawatt feletti nagyobb rendszerek előzetes költségeinek minimalizálása érdekében.

Ha figyelembe vesszük a kimeneti nyomást, a szabványos lúgos elektrolizátorok alacsony, 1-10 bar nyomáson adják le a teljesítményt, ami közel környezeti nyomásnak felel meg. A legtöbb alkalmazásnál a hidrogént tovább kell sűríteni szállításhoz, tároláshoz vagy fogyasztáshoz. A másik oldalon a PEM elektrolizátorok teljesítménye 40 bar – ez 4-40-szerese egy tipikus lúgos rendszernek.

A nyomást az elektrokémiai folyamat állítja elő a kötegben, ami azt jelenti, hogy a PEM elkerüli az első lépcsős kompressziót, hogy 40 bar-ra emelje azt, és megkerüli a kompresszor működésével kapcsolatos energiaköltségeket.

Az Alkaline maró hatású elektrolit oldata is feldobhatja a tetemes árát. Például egy 10–{1}}éves projekt azt jelenti, hogy hosszú távon ki kell cserélni olyan alkatrészeket, mint a szivattyúk és szelepek, vagy el kell távolítani a kálium-hidroxidot a hidrogén- vagy oxigénáramból. Az erősen korrozív kálium-hidroxid 3,5 tonna/megawatt igénye lúgos rendszerekben jellemzően jelentős helyigényt igényel – gyakran kétszer-háromszor akkora, mint a PEM rendszer helyigénye hasonló teljesítményhez. Bármilyen térvesztés bevételkieséshez vezethet.