Prugressu di tecnulugia di pruduzzione di l'idrogenu di l'acqua elettrolitica di membrana di scambiu di protoni (PEM) è analisi ecunomica

In u 1966, General Electric Company hà sviluppatu una cellula elettrolitica d'acqua basatu annantu à u cuncettu di cunduzzione di protoni, utilizendu a membrana polimerica cum'è elettrolitu. I celluli PEM sò stati cummercializati da General Electric in u 1978. Attualmente, a cumpagnia produce menu PEM cells, principalmente per via di a so pruduzzione limitata di l'idrogenu, a vita curta è u costu d'investimentu altu. Una cellula PEM hà una struttura bipolari, è e cunnessioni elettriche trà e cellule sò fatte per i platti bipolari, chì ghjucanu un rolu impurtante in a scaricazione di i gasi generati. L'anodu, u catodu è u gruppu di a membrana formanu l'assemblea di l'elettrodu di membrana (MEA). L'elettrodu hè generalmente cumpostu di metalli preziosi cum'è platinu o iridium. À l'anodu, l'acqua hè oxidata per pruduce l'ossigenu, l'elettroni è i protoni. À u catodu, l'ossigenu, l'elettroni è i protoni pruduciuti da l'anodu circulanu à traversu a membrana à u catodu, induve sò ridotti per pruduce l'idrogenu gasu. U principiu di PEM electrolyzer hè mostratu in a figura.

E cellule elettrolitiche PEM sò generalmente aduprate per a produzzione di l'idrogenu à piccula scala, cù una pruduzzione massima di l'idrogenu di circa 30 Nm3 / h è un cunsumu di energia di 174 kW. In cunfrontu cù a cellula alcalina, u tassu di produzzione di l'idrogenu attuale di a cellula PEM copre quasi tutta a gamma di limiti. A cellula PEM pò travaglià à A densità di corrente più altu ch'è a cellula alkaline, ancu finu à 1.6A/cm2, è l'efficienza elettrolitica hè 48% -65%. Perchè a film polimeru ùn hè micca resistente à a temperatura alta, a temperatura di a cellula elettrolitica hè spessu sottu à 80 ° C. L'elettrolizzatore Hoeller hà sviluppatu una tecnulugia di superficia cellulare ottimizzata per i picculi elettrolizziatori PEM. I celluli ponu esse designati secondu e esigenze, riducendu a quantità di metalli preziosi è aumentendu a pressione di u funziunamentu. U vantaghju principali di l'elettrolizeru PEM hè chì a produzzione di l'idrogenu cambia quasi sincronamente cù l'energia furnita, chì hè adattatu per u cambiamentu di a dumanda di l'idrogenu. E cellule Hoeller rispundenu à 0-100% di cambiamenti di qualificazione di carica in seconde. A tecnulugia patentata di Hoeller hè sottumessa à teste di validazione, è a facilità di prova serà custruita à a fine di u 2020.

A purità di l'idrogenu pruduciutu da e cellule PEM pò esse altu à u 99,99%, chì hè più altu ch'è quellu di e cellule alkaline. Inoltre, a permeabilità di gas estremamente bassa di a membrana di polimeru riduce u risicu di furmà miscele inflammabili, chì permette à l'elettrolizzatore di operare à densità di corrente estremamente bassu. A conduttività di l'acqua furnita à l'elettrolizeru deve esse menu di 1S / cm. Perchè u trasportu di protoni à traversu a membrana polimerica risponde rapidamente à i fluttuazioni di putenza, e cellule PEM ponu operare in diversi modi di alimentazione. Ancu se a cellula PEM hè stata cummercializata, hà alcuni svantaghji, soprattuttu l'altu costu d'investimentu è u costu elevatu di l'elettrodi di membrana è di metalli preziosi. Inoltre, a vita di serviziu di e cellule PEM hè più corta di quella di e cellule alkaline. In u futuru, a capacità di a cellula PEM per pruduce l'idrogenu deve esse assai megliu.