П'ять методів зменшення витрат та підвищення ефективності електролізерів PEM

I. Статус струму PEM Electrolyzer

Система виробництва водню PEM зосереджена наPEM Electrolyzer, оснащений приладом поділу газо-рідини, обтічниками, монітором газу, водою, системою очищення та системою живлення та електронним управлінням, які разом становлять повну систему виробництва водню PEM.

У структурі витрат системи виробництва водню PEM 60% витрат зосереджуєтьсяPEM Electrolyzer, а решта допоміжного обладнання, включаючи джерело живлення, випрямляч та електронне управління та очищене обладнання, становлять 40% витрат. І 50% від 60%PEM ElectrolyzerВартість - це мембранний електрод. Мембранний електрод також включає основні технології, такі як дорогоцінні металеві каталізатори таМембрани Proton Exchange.

Тому зниження витрат та підвищення ефективності системи виробництва водню PEM в основному залежать від мембранного електрода, що становить 50% від загальної вартості. Це ключовим фактором того, чи може технологія виробництва водню PEM досягти масштабного застосування ринку. За допомогою аналізу електролізерів PEM Megawatt-рівня можна виявити, що поточні проблеми, з якими стикається система PEM, включають високу продуктивність та високу вартість, високу електричну щільність та термін служби, високий тиск та сценарії застосування.

Високі показникиPEM Electrolyzerвідображається у вітряно-сонячному з’єднанні, швидкій стартовій зупинці та високій чистоті та високій потужності виробництва водню, але це також супроводжується проблемою високої вартості. Оскільки компоненти дорогоцінного металу в системі не були ефективно замінені, вартість електроліцера PEM в 4 - 5 разів перевищує традиційну виробництво лужних рідких водневих водневих.

Друга - це взаємозв'язок між струмом щільності та терміном служби. В даний час обладнання для виробництва лужних та лужних водневих виробів на ринку збільшують поточну щільність. На основі тієї ж вартості обладнання, збільшення струму з 1А до 2A може безпосередньо зменшити витрати на 30% до 40%. Збільшення щільності струму може швидко знизити тиск витрат, але це також може скоротити термін служби обладнання.

Це свідчить про те, що в процесі промислової експлуатації або експлуатації проекту необхідно знайти розумну економічну ефективність або відповідний діапазон між поточною щільністю та терміном служби для досягнення балансу між витратами та вигодами.

Вихідний тиск системи PEM має певні переваги перед обладнанням для виробництва лужного водню, яке може досягти 3-3,8 МПа, що особливо підходить для виробництва водню природного газу та транспортування водневих трубопроводів. Цей рівень тиску також відповідає загальному тиску міських газових трубопроводів (близько 4 МПа).

Незважаючи на те, що попит на високий тиск не високий у напівпровіднику, штучному алмазу та деяких фармацевтичних промислових промислових промислових промислових промислових, застосування високого тиску електролізерів PEM в енергетичному полі, наприклад, вторинне очищення та підвищення тиску, є особливо необхідним.

Ii. Зниження витрат та оптимізація електролізерів PEM

Відповідно до поточного стануPEM електролізери, ключ до їх масштабного застосування полягає у зменшенні витрат та оптимізації продуктивності. В даний час зниження витрат полягає в оптимізації системи каталізатора для зменшення витрат, використання високопродуктивних матеріалів підтримки та заміни їх високою ефективністюМембрани Proton Exchange.

1. Розробка та застосування низькодосконалених металевих електрокаталізаторів

▪ Зменшити виробничі витрати

Зменшуючи вміст дорогоцінних металів (платини, іридію та рутенію) та підвищенням ефективності процесу підготовки, виробнича вартість електролітних електрокаталізаторів PEM може бути знижена та може бути покращена ринкова конкурентоспроможність продукції.

▪ Поліпшити стабільність

Збільшуючи допінг неметалічних елементів та покращуючи кристалічну структуру, стабільність електроліцерських електрокаталізаторів PEM може бути вдосконалена, що робить їх більш стійкими та надійними у фактичному використанні.

▪ Поліпшити продуктивність

Налаштуючи електрокаталітичну активність непрохідних металів та збільшуючи специфічну площу поверхні, продуктивність електрокаталізаторів PEM Electrolyzer може бути покращена, енергетичний бар'єр активації реакції може бути знижений, а швидкість реакції може бути збільшена.

2. Дизайн та підготовка матеріалів з високою провідністю

▪ Поліпшити провідність

Вибираючи відповідні опорні матеріали та збільшуючи контактну площу між каталізатором та опорним матеріалом, провідність електроліцерських електрокаталізаторів PEM може бути покращена та втрата опору під час реакції може бути зменшена.

▪ Збільшити силу підтримки

Підвищуючи міцність і міцність опорного матеріалу та вдосконалення процесу підготовки, міцність підтримки електрокаталізатора PEM може бути покращена, щоб запобігти розриву або падінню каталізатора під час реакції.

▪ Відрегулюйте мікроструктуру

Регулюючи мікроструктуру опорного матеріалу та змінюючи транспортний шлях реагентів, мікроструктура електролізерного електрокаталізатора PEM може бути відрегульована для подальшого оптимізації транспорту реагентів та процесу реакції.

3. Оптимізація та вдосконалення структури мембрани протонового обміну

▪ Селективна проникна мембрана

Проникнення газу можна зменшити, вводячи селективну проникну мембрану. Ця мембрана дозволяє проникнути лише реакційному газу, запобігаючи проникнення інших газів.

▪ Сендвіч -структура

Проникнення газу можна зменшити, змінюючи структуру сендвіч. Наприклад, пористий шар подушки може бути введений для поділу ПЕМ на кілька невеликих ділянок, щоб зменшити кросовер газових продуктів.

▪ Коефіцієнт дифузії газу

Проникнення газу можна зменшити за рахунок зменшення коефіцієнта дифузії газу. Цього можна досягти за рахунок підвищення жорсткості полімерного ланцюга, введення посилюючих матеріалів, покращення умов обробки тощо.

4. Оптимізація складу суспензії та вдосконалення фізичних властивостей

▪ Оптимізація складу суспензії

Відповідно до потреб, відрегулюйте каталізатор, компоненти носія, іономи та інші додаткові матеріали в суспензії для оптимізації її продуктивності.

▪ Поліпшення фізичних властивостей

Якість МЕА може бути покращена за рахунок покращення фізичних властивостей, таких як діаметр частинок, реологія та зета -потенціал у суспензії.

▪ Введення додаткових функцій

Життя та надійність МЕА можна покращити, вводячи додаткові функції, такі як антиоксиданти та зменшені агенти.

5. Вдосконалення та оптимізація заходів щодо обробки МЕА

▪ Вибір методів покриття

Відповідно до потреб, виберіть відповідні методи покриття, такі як електрохімічне осадження, ультразвукове обприскування, перенесення друку тощо, щоб оптимізувати каталітичні показники MEA.

▪ Реконструкція обладнання для покриття

Відповідно до потреб, існуюче обладнання для покриття відновлюється для досягнення покриття з рулонами тощо для задоволення промислових потреб.

▪ Моніторинг якості покриття

Встановіть систему виявлення якості покриття для моніторингу та зворотного зв'язку з контролем якості покриття в режимі реального часу, щоб забезпечити якість МЕА.