PEM Introduksjon
PEM vannelektrolysator bruker PEM til å lede protoner og isolere gassen på begge sider av elektroden, og unngår ulempene forbundet med AWE ved bruk av sterke alkaliske flytende elektrolytter. PEM vannelektrolysecelle tar PEM som elektrolytt og rent vann som reaktant. I tillegg har PEM lav hydrogenpermeabilitet og gir høy hydrogenrenhet. Bare vanndamp må fjernes. Elektrolysecellen har null avstandsstruktur og lav ohm-motstand, noe som betydelig forbedrer den totale effektiviteten til den elektrolytiske prosessen og gjør volumet mer kompakt. Trykkkontrollområdet er stort, hydrogenutgangstrykket kan nå flere mpa, tilpasse seg den raske endringen av fornybar energitilførsel. Derfor er PEM-elektrolyse av vannhydrogenproduksjon en lovende grønn hydrogenproduksjonsteknologisti.
Det bør også bemerkes at flaskehalsene for hydrogenproduksjon ved PEM-hydrolyse er kostnad og levetid. I kostnadene for elektrolyseceller utgjør bipolar plate omtrent 48 prosent og membranelektroden står for omtrent 10 prosent. Det nåværende internasjonale avanserte nivået for PEM er: enkeltcelleytelse på 2 A·cm -- 2@2 V, total platinakatalysatorbelastning på 2~3 mg/cm2, stabil driftstid på 6×104 ~8×104 timer , er kostnaden for hydrogenproduksjon omtrent $3,7 per kg hydrogen. Forskningen for å redusere kostnadene for PEM-elektrolyseceller fokuserer på kjernekomponentene som membranelektrode, gassdiffusjonslag og bipolar plate basert på katalysator og PEM-materialer.
Bipolar plate og strømningsfelt står for en stor del av kostnadene for elektrolyseceller, og å redusere kostnadene for bipolar plate er nøkkelen til å kontrollere kostnadene for elektrolyseceller. Under de tøffe driftsforholdene til anoden i PEM-elektrolysatoren, vil korrosjon av den bipolare platen føre til utlekking av metallioner, som vil forurense PEM. Derfor er den vanlige beskyttelsen av den bipolare platen å forberede et anti-korrosjonsbelegg på overflaten. Lettenmeier et al.
forberedt Ti-lag ved vakuumplasma-spraying på rustfritt stål bipolar plate for å forhindre korrosjon, og deretter preparert Pt-lag ved magnetronsputtering for å forhindre reduksjon av ledningsevne forårsaket av Ti-oksidasjon. Ytterligere studier viste at en lignende celleytelse kunne opprettholdes ved å erstatte Pt-belegget med det billigere Nb-belegget, og cellen kunne fungere stabilt i mer enn 1000 timer. Forskerteamet ved University of Tennessee brukte additiv produksjonsteknologi for å produsere et strømningsfelt av rustfritt stålmateriale med en tykkelse på 1 mm på en katode bipolar plate, og avsatte et netto gassdiffusjonslag med en tykkelse på 0,15 mm. Katodeimpedansen til enkeltcellen er veldig liten, og ytelsen til cellen er opptil 2 A·cm -- 2@1,715 V, men overflaten er fortsatt nødvendig for å forbedre stabiliteten. I tillegg har Oak Ridge National Laboratory, Korea Institute of Science and Technology og andre institusjoner også utført en serie bipolar plateutvikling for PEM-elektrolyseceller.
Elektrodematerialet som brukes for tiden, det mest brukte erTitanfiberfilt, som har god motstand og korrosjonsbestandighet.
Hvis du er interessert, vennligst kontakt oss:
