Dul chun cinn teicneolaíochta táirgthe hidrigine uisce leictrealaíoch membrane malairte prótóin (PEM) agus anailís eacnamaíoch

I 1966, d'fhorbair General Electric Company cill leictrealaíoch uisce bunaithe ar choincheap seolta prótóin, ag baint úsáide as membrane polaiméire mar leictrilít. Rinneadh cealla PEM a thráchtálú ag General Electric i 1978. Faoi láthair, táirgeann an chuideachta níos lú cealla PEM, go príomha mar gheall ar a tháirgeadh hidrigine teoranta, a saol gearr agus costas infheistíochta ard. Tá struchtúr bipolar ag ceall PEM, agus déantar naisc leictreacha idir cealla trí phlátaí bipolar, a bhfuil ról tábhachtach acu maidir leis na gáis a ghintear a urscaoileadh. Is é an grúpa anóid, catóide agus membrane an tionól leictreoid membrane (MEA). Is gnách go mbíonn an leictreoid comhdhéanta de mhiotail lómhara cosúil le platanam nó iridiam. Ag an anóid, déantar uisce a ocsaídiú chun ocsaigin, leictreoin agus prótóin a tháirgeadh. Ag an gcatóid, téann an ocsaigin, na leictreoin agus na prótóin a tháirgtear ag an anóid tríd an scannán go dtí an chatóid, áit a laghdaítear iad chun gás hidrigine a tháirgeadh. Taispeántar prionsabal electrolyzer PEM san fhigiúr.

Úsáidtear cealla leictrealaíoch PEM de ghnáth le haghaidh táirgeadh hidrigine ar scála beag, le táirgeadh hidrigine uasta de thart ar 30Nm3/h agus tomhaltas cumhachta de 174kW. I gcomparáid le cill alcaileach, clúdaíonn an ráta táirgthe hidrigine iarbhír de chill PEM beagnach an raon teorann iomlán. Is féidir leis an gcill PEM oibriú ag dlús srutha níos airde ná an chill alcaileach, fiú suas le 1.6A/cm2, agus is é an éifeachtacht leictrealaíoch ná 48% -65%. Toisc nach bhfuil an scannán polaiméire resistant teocht ard, is minic go mbíonn teocht na cille leictrealaíoch faoi bhun 80 ° C. Tá teicneolaíocht dromchla cille optamaithe forbartha ag Hoeller electrolyzer le haghaidh leictrealaitheoirí beaga PEM. Is féidir na cealla a dhearadh de réir na gceanglas, ag laghdú méid na miotail lómhara agus ag méadú an bhrú oibriúcháin. Is é an buntáiste is mó a bhaineann le PEM electrolyzer ná go n-athraíonn an táirgeadh hidrigine beagnach go sioncrónach leis an bhfuinneamh a sholáthraítear, atá oiriúnach don athrú ar éileamh hidrigine. Freagraíonn cealla Hoeller athruithe ar rátáil ualaigh 0-100% i soicindí. Tá teicneolaíocht phaitinnithe Hoeller faoi thástálacha bailíochtaithe, agus tógfar an áis tástála faoi dheireadh 2020.

Is féidir le íonacht na hidrigine a tháirgtear trí chealla PEM a bheith chomh hard le 99.99%, atá níos airde ná sin de chealla alcaileach. Ina theannta sin, laghdaíonn tréscaoilteacht gáis an-íseal an membrane polaiméire an baol meascáin inadhainte a fhoirmiú, rud a ligeann don electrolyzer oibriú ag dlús reatha an-íseal. Ní mór seoltacht an uisce a sholáthraítear don leictrealaíoch a bheith níos lú ná 1S/cm. Toisc go bhfreagraíonn iompar prótón ar fud an membrane polaiméire go tapa ar luaineachtaí cumhachta, is féidir le cealla PEM oibriú i modhanna soláthair cumhachta éagsúla. Cé go ndearnadh tráchtálú ar chill PEM, tá roinnt míbhuntáistí ann, go príomha an costas ard infheistíochta agus an costas ard a bhaineann le leictreoidí membrane agus miotail lómhara araon. Ina theannta sin, tá saol seirbhíse cealla PEM níos giorra ná saolré cealla alcaileach. Sa todhchaí, ní mór cumas cille PEM chun hidrigin a tháirgeadh a fheabhsú go mór.