PEM (Proton Exchange Membrane) vannelektrolyseteknologi for hydrogenproduksjon gir en rekke fordeler, inkludert høy strømtetthet, tilpasningsevne til fornybare energisvingninger og en kompakt struktur. Disse egenskapene gjør den egnet for storskala industrialisering. For vellykket utvikling i stor skala er det imidlertid avgjørende ikke bare å ta tak i sentrale tekniske utfordringer, men også å vurdere økonomiske aspekter.
"Planen for mellomlang og lang sikt for utvikling av hydrogenenergiindustrien (2021-2035)" i mitt land understreker behovet for å forbedre konverteringseffektiviteten for hydrogenproduksjon fra fornybare energikilder og skalere opp hydrogenproduksjonen per enhet. I tillegg er gjennombrudd innen kjerneteknologi knyttet til hydrogenenergiinfrastruktur avgjørende.
Vitenskaps- og teknologidepartementets "14. femårsplan" nasjonale nøkkelforsknings- og utviklingsplan for "hydrogenenergiteknologi" (2022) inkluderer flere temaer knyttet til PEM vannelektrolyse hydrogenproduksjon. Disse emnene omfatter protonutvekslingsmembranelektrolysatorteknologi i megawattskala, høytrykkshydrogenelektrolysator for vannelektrolyse, og forskning og utvikling av nøkkelsystemteknologier for hydrogenproduksjon gjennom protonutvekslingsmembranvannelektrolyse.
Elektrolysatoren, en nøkkelkomponent i PEM-vannelektrolysehydrogenproduksjonssystemet, påvirker den generelle ytelsen betydelig. Nåværende produktutviklingsarbeid fokuserer primært på produksjonsskala og kostnader for hydrogen.
For øyeblikket har bare noen få innenlandske produsenter kapasitet til å produsere PEM-elektrolyseutstyr, og enda færre kan utvikle PEM-hydrogenproduksjonssystemer i stor skala. Følgelig foretrekker flere storskala PEM vannelektrolyse-hydrogenproduksjonsprosjekter utstyr fra utenlandske selskaper.
Spesielt har noen innenlandske bedrifter og forskningsinstitutter oppnådd utviklingen av PEM-hydrogenproduksjonssystemer med en hydrogenproduksjonsskala på 200Nm3/t.
Imidlertid forblir den innenlandske PEM-elektrolysevannhydrogenproduksjonsindustrien i de tidlige stadiene av kommersialisering. Sammenlignet med den rådende produksjonsmetoden for alkalisk vannhydrogen, er hovedutfordringen PEM-hydrogenproduksjonen står overfor kostnadene.
En industrileder sa: "Hele forsyningskjeden må samarbeide for å redusere kostnadene i fremtiden. For å være konkurransedyktig må kostnadene for produksjon av PEM-elektrolysevann-hydrogen reduseres til 1,5-2 ganger så mye som for alkalisk vannhydrogen. produksjon fra grønt hydrogen."
For tiden er det utilstrekkelig lokalisering av produksjonskjeden for vannelektrolysehydrogenproduksjon. Kjernekomponenter som bipolare plater, katalysatorer, protonutvekslingsmembraner og gassdiffusjonslag utgjør utfordringer på grunn av kostnadsbegrensninger. Mens mange innenlandske grønt hydrogenprosjekter tar i bruk PEM-elektrolysehydrogenproduksjonsteknologi, er antallet prosjekter som følger denne ruten fortsatt begrenset.
Innenfor hele PEM-produksjonskjeden for vannelektrolysehydrogen er protonutvekslingsmembranen den viktigste hindringen.
Ifølge industrirepresentanten, i motsetning til brenselceller, er protonmembranene som hovedsakelig brukes til vannelektrolysebasert hydrogenproduksjon 115 og 117 homogene membraner, med en tykkelse på 150-200 mikron. Denne tykkelsen er relativt høyere (8-10 mikron) sammenlignet med brenselcelleprotonmembraner, noe som resulterer i høyere svellingshastighet og potensiell deformasjon under belegg. Derfor kreves det spesialisert design for det elektrolytiske vannmembranbelegningsutstyret, og brenselcellemembranelektroder kan ikke brukes direkte til dette formålet.
TitanfiberfiltfraTopTiTech
