Systém elektrolýzy Pem

● Nevyžaduje použití elektrolytů. To znamená, že lze použít čištěnou vodu, což představuje významný přínos.

Elektrolýza PEM může pracovat v rozsahu proudových hustot. Typicky se proudová hustota v systémech elektrolýzy PEM může lišit od pouhých 0,2 A/cm² až po 2 A/cm² nebo více, v závislosti na konkrétní konstrukci a provozních podmínkách elektrolyzéru PEM. Kapacita (proudová hustota) významně ovlivňuje velikost elektrolyzéru, a proto PEM elektrolýza obecně nabízí kompaktnější půdorys ve srovnání s tlakovou alkalickou elektrolýzou vody, což je výhodné pro aplikace, kde je klíčovým faktorem prostorová efektivita.

● Další velkou výhodou je také schopnost PEM rychle se přizpůsobit proměnným úrovním výkonu během několika sekund.
Udržování rychlosti degradace nadměrného napětí pod 100 mV/rok je společným cílem pro systémy elektrolýzy PEM. Je však nezbytné si uvědomit, že skutečná rychlost degradace se může lišit v závislosti na provozních faktorech a postupech údržby. Zásadní roli při ovlivnění rychlosti degradace hraje konstrukce a kvalita elektrolyzéru, které určuje původní výrobce. Proto je vhodné konzultovat s výrobcem elektrolyzéru konkrétní informace o očekávané rychlosti degradace a doporučených postupech údržby.

● PEM je membrána s pevným polymerem a elektrolytem. Obě strany membrány mohou odolat velkému tlakovému rozdílu a mají pouze jednosměrný vodivý účinek na vodíkové ionty. Může přímo oddělit reaktant vodík a kyslík, aby se zabránilo křížovému plynování, a má dobrou bezpečnost. , Produktový plyn má vysokou čistotu. Pro alkalickou elektrolýzu se používá kapalný elektrolytický článek a z porézní azbestové tkaniny se impregnací stane membrána. Proto musí být instalován přísný systém regulace tlakového rozdílu, aby se zajistilo, že nedojde k úniku vzduchu v anodové a katodové reakční komoře a zabrání se bezpečnostním nehodám.

● Elektrolytová membrána PEM může být menší než 200 μm, rozteč elektrod je malá, může snížit pracovní napětí a spotřebu energie a učinit strukturu elektrolytického článku kompaktnější.

● Voda je reaktant i chladící médium, což eliminuje potřebu chladicího systému a snižuje objem a hmotnost zařízení. Protože elektrolytický článek PEM používá jako elektrolyt čistou vodu, je zabráněno korozi elektrolytu na tělese nádrže, reakční produkt neobsahuje alkalickou mlhu a čistota plynu je vyšší.

Alkalické elektrolyzéry se mohou zdát jako nejdostupnější varianta – ostatně alkalické existují o desítky let déle než PEM. Pokrok v technologii PEM však změnil její cenu.

Analýza obou typů elektrolyzérů ukazuje, že náklady na zásobník alkalického elektrolyzéru jsou nižší než PEM. Ale pokud jde o složitost a náklady na vyvážení elektrárny (BOP), jak se zvětšuje velikost systému, PEM je podle Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy ISE nižší. Ve skutečnosti jsou celkové náklady na vlastnictví elektrolyzéru PEM nižší než alkalického, přičemž prognostici odhadují, že náklady na služby PEM jsou třetinové oproti alkalickému.

Při úpravě měřítka elektrolyzéru má PEM významné nákladové výhody v rovnováze s ekonomikou závodu. V přepočtu na kilowatt se kapitálové výdaje spojené s alkalickým elektrolyzérem výrazně zvyšují, jak se systém zvětšuje. S PEM existují možnosti pro zefektivnění BOP, aby se minimalizovaly počáteční náklady ve větších systémech nad 10 megawattů.

Pokud vezmeme v úvahu výstupní tlak, standardní alkalické elektrolyzéry poskytují výstup při nízkém tlaku 1 až 10 bar, což je téměř okolní tlak. Pro většinu aplikací musí být vodík dále stlačován pro přepravu, skladování nebo spotřebu. Na druhé straně mají elektrolyzéry PEM výkon 40 barů - to je 4 až 40krát více než typický alkalický systém.

Tlak je generován elektrochemickým procesem v komíně, což znamená, že PEM se vyhýbá kompresi v prvním stupni, aby dosáhl tlaku až 40 barů, a obchází náklady na energii spojené s provozem kompresoru.

Alkalický roztok žíravého elektrolytu může také zvýšit jeho statnou cenu. Například 10 až 20-letý projekt znamená dlouhodobou potřebu výměny dílů, jako jsou čerpadla a ventily, nebo odstranění hydroxidu draselného z toků vodíku nebo kyslíku. Požadavek 3,5 tuny na megawatt pro vysoce korozivní hydroxid draselný v alkalických systémech obvykle vyžaduje značné prostorové požadavky – často dvakrát až třikrát větší prostor než systém PEM pro podobný výkon. Jakékoli ztráty v prostoru mohou vést ke ztrátám příjmů.