PEM (Proton Exchange Membrane) vattenelektrolysTekniken för väteproduktion erbjuder många fördelar, inklusive hög driftströmtäthet, anpassningsförmåga till fluktuationer i förnybar energi och en kompakt struktur. Dessa egenskaper gör den lämplig för storskalig industrialisering. För framgångsrik storskalig utveckling är det dock avgörande att inte bara ta itu med viktiga tekniska utmaningar utan också att beakta ekonomiska aspekter.
"Planen på medellång och lång sikt för utvecklingen av väteenergiindustrin (2021-2035)" i mitt land betonar behovet av att förbättra effektiviteten för konvertering av väteproduktion från förnybara energikällor och skala upp väteproduktionen per enhet. Dessutom är genombrott inom kärnteknik relaterad till infrastruktur för vätgasenergi väsentliga.
Ministeriet för vetenskap och tekniks "14:e femårsplan" nationella nyckelforsknings- och utvecklingsplan för "väteenergiteknik" (2022) innehåller flera ämnen relaterade till PEM-vattenelektrolysproduktion av väte. Dessa ämnen omfattar megawatt-skala protonbytesmembranelektrolysatorteknik, högtrycksväteelektrolysator för vattenelektrolys och forskning och utveckling av nyckelsystemtekniker för väteproduktion genom protonbytesmembranvattenelektrolys.
Elektrolysatorn, en nyckelkomponent i PEM:s vattenelektrolysväteproduktionssystem, påverkar avsevärt den totala prestandan. Pågående produktutvecklingsinsatser fokuserar främst på väteproduktionsskala och kostnad.
För närvarande har endast ett fåtal inhemska tillverkare kapacitet att producera PEM-elektrolysutrustning och ännu färre kan utveckla storskaliga PEM-väteproduktionssystem. Följaktligen föredrar flera storskaliga PEM-projekt för produktion av vattenelektrolysväte utrustning från utländska företag.
I synnerhet har vissa inhemska företag och forskningsinstitut uppnått utvecklingen av PEM-väteproduktionssystem med en väteproduktionsskala på 200Nm3/h.
Den inhemska PEM-elektrolysvattenväteproduktionsindustrin är dock fortfarande i de tidiga stadierna av kommersialisering. I jämförelse med den rådande metoden för produktion av alkaliskt vattenväte, är den största utmaningen för PEM-väteproduktion dess kostnad.
En branschledare sa: "Hela försörjningskedjan måste samarbeta för att minska kostnaderna i framtiden. För att vara konkurrenskraftig måste kostnaden för produktion av PEM-elektrolysvattenväte minskas till 1,5-2 gånger högre än för alkaliskt vattenväte. produktion från grönt väte."
För närvarande finns det otillräcklig lokalisering av vätgasproduktionskedjan för vattenelektrolys. Kärnkomponenter som bipolära plattor, katalysatorer, protonutbytesmembran och gasdiffusionsskikt utgör utmaningar på grund av kostnadsbegränsningar. Medan många inhemska projekt för grönt väte använder PEM-teknik för elektrolysväteproduktion, är antalet projekt som följer denna väg fortfarande begränsat.
Inom hela PEM-produktionskedjan för vattenelektrolysväteproduktion utgör protonbytesmembranet det största hindret.
Enligt branschrepresentanten, till skillnad från bränsleceller, är protonmembranen som huvudsakligen används för vattenelektrolysbaserad väteproduktion 115 och 117 homogena membran, med en tjocklek på 150-200 mikron. Denna tjocklek är relativt högre (8-10 mikron) jämfört med bränslecellsprotonmembran, vilket resulterar i en högre svällningshastighet och potentiell deformation under beläggning. Därför krävs specialiserad design för den elektrolytiska vattenmembranbeläggningsutrustningen, och bränslecellsmembranelektroder kan inte användas direkt för detta ändamål.
TitanfiberfiltfrånTopTiTech
