Systém elektrolýzy Pem

● Nevyžaduje použitie elektrolytov. To znamená, že je možné použiť čistenú vodu, čo predstavuje významný prínos.

Elektrolýza PEM môže fungovať v rozsahu prúdových hustôt. Typicky sa prúdová hustota v systémoch elektrolýzy PEM môže meniť od 0,2 A/cm² až po 2 A/cm² alebo viac, v závislosti od konkrétnej konštrukcie a prevádzkových podmienok elektrolyzéra PEM. Kapacita (prúdová hustota) výrazne ovplyvňuje veľkosť elektrolyzéra, a preto PEM elektrolýza vo všeobecnosti ponúka kompaktnejšiu stopu v porovnaní s tlakovou elektrolýzou alkalickej vody, čo ju robí výhodnou pre aplikácie, kde je kľúčovým faktorom priestorová efektivita.

● Ďalšou veľkou výhodou je tiež schopnosť PEM rýchlo sa prispôsobiť rôznym úrovniam výkonu v priebehu niekoľkých sekúnd.
Udržiavanie rýchlosti degradácie nadmerného napätia pod 100 mV/rok je spoločným cieľom pre systémy elektrolýzy PEM. Je však nevyhnutné si uvedomiť, že skutočná miera degradácie sa môže líšiť v závislosti od prevádzkových faktorov a postupov údržby. Konštrukcia a kvalita elektrolyzéra, ktoré určuje pôvodný výrobca, zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri ovplyvňovaní rýchlosti degradácie. Preto sa odporúča konzultovať s výrobcom elektrolyzéra konkrétne informácie o očakávaných rýchlostiach degradácie a odporúčaných postupoch údržby.

● PEM je pevná polymérna elektrolytická membrána. Obe strany membrány dokážu vydržať veľký tlakový rozdiel a majú iba jednosmerný vodivý účinok na vodíkové ióny. Môže priamo oddeliť reaktant vodík a kyslík, aby sa zabránilo krížovému plynovaniu, a má dobrú bezpečnosť. , Produktový plyn má vysokú čistotu. Na alkalickú elektrolýzu sa používa tekutý elektrolytický článok a z pórovitého azbestového plátna sa impregnáciou stane membrána. Preto musí byť nainštalovaný prísny systém riadenia tlakového rozdielu, aby sa zabezpečilo, že nedochádza k úniku vzduchu v anódových a katódových reakčných komorách a aby sa zabránilo bezpečnostným nehodám.

● Membrána elektrolytu PEM môže byť menšia ako 200 μm, vzdialenosť elektród je malá, môže znížiť pracovné napätie a spotrebu energie a urobiť štruktúru elektrolytickej bunky kompaktnejšou.

● Voda je reaktant aj chladiace médium, čím sa eliminuje potreba chladiaceho systému a znižuje sa objem a hmotnosť zariadenia. Pretože elektrolytický článok PEM používa ako elektrolyt čistú vodu, zabráni sa korózii elektrolytu na tele nádrže, reakčný produkt neobsahuje alkalickú hmlu a čistota plynu je vyššia.

Alkalické elektrolyzéry sa môžu zdať ako najdostupnejšia možnosť – napokon, alkalické sú tu o desaťročia dlhšie ako PEM. Pokrok v technológii PEM však zmenil jej cenu.

Analýza oboch typov elektrolyzérov ukazuje, že náklady na zásobník alkalického elektrolyzéra sú nižšie ako PEM. Ale pokiaľ ide o zložitosť a náklady na vyváženie zariadenia (BOP), keď sa veľkosť systému zvyšuje, PEM je podľa Fraunhoferovho inštitútu pre solárne energetické systémy ISE nižšie. V skutočnosti sú celkové náklady na vlastníctvo elektrolyzéra PEM nižšie ako alkalického, pričom prognostici odhadujú, že náklady na služby PEM sú tretinové oproti alkalickému.

Pri škálovaní elektrolyzéra má PEM významné nákladové výhody v rovnováhe s ekonomikou závodu. V prepočte na kilowatt sa kapitálové výdavky spojené s alkalickým elektrolyzérom výrazne zvyšujú, keď sa systém zväčšuje. S PEM existujú možnosti na zefektívnenie BOP, aby sa minimalizovali počiatočné náklady vo väčších systémoch nad 10 megawattov.

Pokiaľ ide o výstupný tlak, štandardné alkalické elektrolyzéry dodávajú výstup pri nízkom tlaku 1 až 10 bar, čo je takmer okolitý tlak. Pre väčšinu aplikácií musí byť vodík ďalej stlačený na prepravu, skladovanie alebo spotrebu. Na druhej strane, PEM elektrolyzéry majú výkon 40 barov - to je 4 až 40-násobok typického alkalického systému.

Tlak je generovaný elektrochemickým procesom v komíne, čo znamená, že PEM sa vyhýba kompresii v prvej fáze, aby sa dostal až na 40 barov, a obchádza náklady na energiu spojené s prevádzkou kompresora.

Alkalický roztok žieravého elektrolytu môže tiež výrazne zvýšiť jeho cenu. Napríklad 10 až 20-ročný projekt znamená dlhodobú potrebu výmeny dielov, ako sú čerpadlá a ventily, alebo odstránenie hydroxidu draselného z prúdov vodíka alebo kyslíka. Požiadavka 3,5 tony na megawatt pre vysoko korozívny hydroxid draselný v alkalických systémoch zvyčajne vyžaduje značné priestorové požiadavky – často dvakrát až trikrát väčší priestor ako systém PEM pre podobný výkon. Akékoľvek straty v priestore môžu viesť k strate príjmov.