Wprowadzenie do PEM
Elektrolizer wodny PEM wykorzystuje PEM do przewodzenia protonów i izolowania gazu po obu stronach elektrody, unikając wad związanych z AWE przy użyciu silnych alkalicznych ciekłych elektrolitów. Ogniwo elektrolityczne wody PEM przyjmuje PEM jako elektrolit i czystą wodę jako reagent. Ponadto PEM ma niską przepuszczalność wodoru i wytwarza wysoką czystość wodoru. Tylko para wodna musi zostać usunięta. Ogniwo elektrolityczne przyjmuje zerową strukturę odstępów i niską rezystancję omową, co znacznie poprawia ogólną wydajność procesu elektrolitycznego i sprawia, że objętość jest bardziej zwarta. Zakres regulacji ciśnienia jest duży, ciśnienie wyjściowe wodoru może osiągnąć kilka mpa, dostosowując się do szybkiej zmiany mocy wejściowej energii odnawialnej. Dlatego elektroliza PEM produkcji wodoru w wodzie jest obiecującą ścieżką technologii produkcji zielonego wodoru.
Należy również zauważyć, że wąskimi gardłami w produkcji wodoru w wyniku hydrolizy PEM są koszty i czas życia. W kosztach ogniw elektrolitycznych płytka bipolarna stanowi około 48%, a elektroda membranowa około 10%. Obecny międzynarodowy zaawansowany poziom PEM to: wydajność pojedynczej komórki 2 A · cm - 2 @ 2 V, całkowite obciążenie katalizatora platynowego 2 ~ 3 mg / cm2, stabilny czas pracy 6×104 ~ 8×104 h, koszt produkcji wodoru wynosi około 3,7 USD za kg wodoru. Badania nad obniżeniem kosztów ogniw elektrolitycznych PEM koncentrują się na podstawowych komponentach, takich jak elektroda membranowa, warstwa dyfuzyjna gazu i płyta bipolarna oparta na katalizatorze i materiałach PEM.
Płyta bipolarna i pole przepływu stanowią dużą część kosztów ogniw elektrolitycznych, zmniejszenie kosztu płyty dwubiegunowej jest kluczem do kontrolowania kosztu ogniwa elektrolitycznego. W trudnych warunkach pracy anody w elektrolizie PEM korozja płyty bipolarnej doprowadzi do wypłukiwania jonów metali, co spowoduje zanieczyszczenie PEM. Dlatego powszechną ochroną płyty bipolarnej jest przygotowanie powłoki antykorozyjnej na powierzchni. Lettenmeier i wsp.
przygotowana warstwa Ti przez próżniowe natryskiwanie plazmowe na dwubiegunową płytę ze stali nierdzewnej, aby zapobiec korozji, a następnie przygotowana warstwa Pt przez rozpylanie magnetronu, aby zapobiec zmniejszeniu przewodności spowodowanej utlenianiem Ti. Dalsze badania wykazały, że podobną wydajność ogniwa można utrzymać, zastępując powłokę Pt tańszą powłoką Nb, a ogniwo może działać stabilnie przez ponad 1000 godzin. Zespół badawczy z University of Tennessee wykorzystał technologię produkcji dodatków do wytworzenia pola przepływowego materiału ze stali nierdzewnej o grubości 1 mm na dwubiegunowej płycie katodowej i nałożył na nią warstwę dyfuzji gazu netto o grubości 0,15 mm. Impedancja katodowa pojedynczej komórki jest bardzo mała, a wydajność ogniwa wynosi do 2 A · cm - 2 @ 1,715 V, ale powierzchnia jest nadal wymagana do poprawy stabilności. Ponadto Oak Ridge National Laboratory, Korea Institute of Science and Technology i inne instytucje przeprowadziły również serię dwubiegunowych płytek do ogniw elektrolitycznych PEM.
Obecnie stosowany materiał elektrody, najczęściej stosowany toFilc z włókna tytanowego, który ma dobrą odporność i odporność na korozję.
Jeśli jesteś zainteresowany, skontaktuj się z nami:
Poczta:zhangjixia@bjygti.com
