русский
English
français
Deutsch
italiano
español
português
العربية
Nederlands
한국의
Romania
Bulgaria
Melayu
Водород, как экологически чистый, возобновляемый и безопасный источник энергии, обладающий высокой плотностью энергии, становится ключевым направлением развития в процессе энергетического перехода. Производство водорода методом электролиза воды является основной технологией для производства экологически чистого водорода, и технологическая конкуренция между ними продолжается. протонно-обменные мембранные электролизеры (ПЭМ) и щелочные электролизеры Технология ALK всегда была в центре внимания отраслевых дискуссий. Мы проведем подробное обсуждение и сравнение основных характеристик этих двух технологий.
Электролизер с протонно-обменной мембраной (PEM): использует чистую воду в качестве электролита и протонно-обменную мембрану для проведения ионов водорода (H+) и изоляции газов. На анодной стороне вода используется в качестве реагента для реакции окисления (OER), генерируя кислород (O2) и ионы водорода; под воздействием электрического поля ионы водорода мигрируют через протонно-обменную мембрану к катоду, где они подвергаются реакции восстановления (HER) с образованием газообразного водорода.
Щелочная электролитическая ячейка: В качестве электролита используется 30%-ный щелочной раствор гидроксида калия (KOH), ионы гидроксида (OH⁻) проходят через диафрагму. Молекулы воды на катоде получают электроны и вступают в реакцию восстановления, генерируя водород (H₂) и ионы гидроксида. Под воздействием электрического поля ионы гидроксида мигрируют к аноду и вступают в реакцию окисления, в конечном итоге генерируя кислород и молекулы воды. Конкретный механизм реакции показан на диаграмме ниже:
Сравнительная таблица технологий производства водорода методом электролиза воды.
В сравнительной таблице технологий показано, что электролиз воды с использованием протонообменной мембраны (PEM) для производства водорода обеспечивает высокую скорость динамического отклика и широкие возможности регулировки нагрузки, что делает его адаптируемым к прерывистым характеристикам электроснабжения ветровой и солнечной энергии. Однако зависимость от катализаторов из драгоценных металлов, таких как иридий и платина, и высокоэффективных материалов биполярных пластин, таких как титановые сплавы, приводит к высоким затратам на производство оборудования, ограничивая его широкомасштабное внедрение. Щелочной электролиз воды для производства водорода, с другой стороны, имеет высокую степень индустриализации и прошел долгосрочную проверку рынка. Он не требует катализаторов из драгоценных металлов, что приводит к снижению общих затрат на оборудование. Кроме того, длительный срок службы позволяет легко достигать крупномасштабных применений в гигаваттном масштабе, что делает его в настоящее время основной технологией производства водорода.
Технологии производства водорода с использованием протонообменных мембран (PEM) и щелочноземельных металлов (ALK) также находят отражение в конструкции и выборе материалов их компонентов:
3.1 Биполярная пластина:
Электроды электролитических ячеек с протонообменной мембраной (PEM) изготавливаются из высокоэффективных материалов, таких как титановые пластины, и предварительно покрываются. На поверхность электрода наносится платиновое (Pt) покрытие для предотвращения окисления. Биполярные пластины щелочных электролитических ячеек изготавливаются из углеродистой стали или чистого никеля, привариваются к раме электрода, а затем никелируются. Оба типа биполярных пластин выполняют множество функций, включая проводимость, опору и передачу среды.
3.2 Основные компоненты:
Электролизеры с протонно-обменной мембраной (PEM) структурно оснащены дополнительным газодиффузионным слоем (GDL), в котором в качестве катода используются материалы на основе углерода (такие как углеродная бумага и углеродная ткань), а в качестве анода — материалы на основе титана (такие как титановая сетка и пористая титановая пена), что позволяет точно контролировать баланс массопереноса газ-жидкость и оптимизировать среду реакционной поверхности. Основной реакционный блок — мембранно-электродный блок (MEA) — использует структуру мембраны с каталитическим покрытием (CCM), изготовленную методом напыления или рулонной обработки. Точность процесса изготовления этого блока напрямую влияет на эффективность электролизера. В отличие от них, щелочные электролизеры не требуют газодиффузионного слоя; их основной технологический процесс сосредоточен на согласовании конструкции мембраны и электрода.
3.3 Катализаторы и мембранные материалы:
В электролизере с протонно-обменной мембраной (PEM) в качестве анода используется иридий (Ir) и его оксиды (например, IrO₂), а в качестве основного катодного катализатора — платино-углеродный (Pt/C) катализатор. Протонно-обменная мембрана представляет собой в основном перфторсульфоновую кислотную мембрану (например, Nafion) для обеспечения эффективной проводимости ионов водорода. Щелочной электролизер предлагает большую гибкость в выборе катализатора, позволяя использовать благородные металлы (Pt, Pd, Au, Ag и др.), переходные металлы или углеродсодержащие материалы (Fe, Co, Ni и др.). В качестве мембраны в основном используются полифениленсульфидные (PPS) или композитные мембраны для обеспечения эффективной проводимости гидроксид-ионов и разделения газа и жидкости.
Электролизеры с протонно-обменной мембраной (PEM), благодаря быстрому отклику и эффективной очистке, обладают незаменимыми преимуществами в распределенных проектах по производству экологически чистого водорода и сценариях потребления возобновляемой энергии, и являются ключевым направлением для будущих технологических усовершенствований; в то время как щелочные электролизеры, благодаря своим зрелым, стабильным и экономически управляемым характеристикам, будут продолжать доминировать в крупномасштабном промышленном производстве водорода и сценариях долгосрочного стабильного снабжения водородом.
Между техническими подходами нет явного превосходства или неполноценности; ключевым фактором является адаптивность к конкретной ситуации. Какой технический подход, на ваш взгляд, обладает наиболее перспективным будущим?
1. Кто мы?
Компания Rubri базируется в провинции Аньхой, Китай, основана в 2011 году и осуществляет продажи в Юго-Восточную Азию, Северную Америку, Восточную Европу и Южную Азию.
2. Какие комплексные услуги по всей производственной цепочке вы предлагаете для производства водорода методом щелочного электролиза воды?
Компания Rubri предоставляет полный спектр услуг в рамках всей производственной цепочки, включая системы электролиза щелочной воды для производства водорода, электролизеры, оборудование для разделения и очистки газов и жидкостей, а также производственные линии для электролизеров, монтаж, замену и техническое сопровождение.
3. Какие комплексные услуги по всей производственной цепочке вы предлагаете для производства водорода методом электролиза воды с использованием протонообменной мембраны (PEM)?
Компания Rubri поставляет различные компоненты и комплектные системы для всего процесса производства водорода с использованием протонно-обменных мембран (PEM).
4. Почему вам следует покупать у нас, а не у других поставщиков?
Компания Rubri располагает опытной командой профессиональных технических специалистов в области исследований и разработок. Обладает возможностями по подбору систем управления, проведению исследований и разработок, а также контролю качества. Ценовое преимущество обеспечивается за счет интеграции в цепочку поставок.
IPv6 ПОДДЕРЖИВАЕМАЯ СЕТЬ
