บทนำ PEM
อิเล็กโทรไลต์น้ำ PEM ใช้ PEM เพื่อนำโปรตอนและแยกก๊าซออกจากอิเล็กโทรดทั้งสองด้าน เพื่อหลีกเลี่ยงข้อเสียที่เกี่ยวข้องกับ AWE โดยใช้อิเล็กโทรไลต์ของเหลวที่เป็นด่างอย่างแรง เซลล์อิเล็กโทรไลต์น้ำ PEM ใช้ PEM เป็นอิเล็กโทรไลต์และน้ำบริสุทธิ์เป็นสารตั้งต้น นอกจากนี้ PEM ยังมีความสามารถในการซึมผ่านของไฮโดรเจนต่ำและให้ไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง ต้องกำจัดไอน้ำเท่านั้น เซลล์อิเล็กโทรไลต์ใช้โครงสร้างการเว้นระยะห่างเป็นศูนย์และความต้านทานโอห์มต่ำ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ได้อย่างมากและทำให้ปริมาตรมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น ช่วงการควบคุมแรงดันมีขนาดใหญ่ แรงดันเอาต์พุตไฮโดรเจนสามารถเข้าถึงได้หลาย mpa ปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของอินพุตพลังงานหมุนเวียน ดังนั้น PEM อิเล็กโทรไลซิสของการผลิตไฮโดรเจนในน้ำจึงเป็นเส้นทางเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวที่มีแนวโน้มดี
นอกจากนี้ ควรสังเกตด้วยว่าคอขวดในการผลิตไฮโดรเจนโดยการไฮโดรไลซิส PEM คือต้นทุนและอายุการใช้งาน ในค่าใช้จ่ายของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ แผ่นไบโพลาร์คิดเป็นประมาณ 48 เปอร์เซ็นต์ และอิเล็กโทรดเมมเบรนคิดเป็นประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ ระดับ PEM ขั้นสูงระดับสากลในปัจจุบันคือ: ประสิทธิภาพเซลล์เดียว 2 A·cm -- 2@2 V, โหลดตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินั่มรวม 2~3 มก./ซม.2, เวลาทำงานที่เสถียร 6×104 ~8×104 ชม. ต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนอยู่ที่ประมาณ 3.7 เหรียญสหรัฐต่อกิโลกรัมไฮโดรเจน การวิจัยเพื่อลดต้นทุนของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ PEM มุ่งเน้นไปที่ส่วนประกอบหลัก เช่น อิเล็กโทรดเมมเบรน ชั้นการแพร่กระจายของก๊าซ และแผ่นไบโพลาร์ตามตัวเร่งปฏิกิริยาและวัสดุ PEM
แผ่นไบโพลาร์และฟิลด์โฟลว์มีสัดส่วนที่มากของต้นทุนเซลล์อิเล็กโทรไลต์ การลดต้นทุนของเพลทไบโพลาร์เป็นกุญแจสำคัญในการควบคุมต้นทุนของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ ในสภาวะการทำงานที่รุนแรงของขั้วบวกในอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM การกัดกร่อนของแผ่นไบโพลาร์จะนำไปสู่การชะล้างไอออนของโลหะ ซึ่งจะปนเปื้อน PEM ดังนั้นการป้องกันทั่วไปของแผ่นไบโพลาร์คือการเตรียมสารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนบนพื้นผิว เล็ตเทนไมเออร์และคณะ
เตรียมชั้น Ti โดยการพ่นพลาสม่าสูญญากาศบนแผ่นสแตนเลสสองขั้วเพื่อป้องกันการกัดกร่อน แล้วเตรียมชั้น Pt โดยแมกนีตรอนสปัตเตอร์เพื่อป้องกันการลดการนำที่เกิดจาก Ti ออกซิเดชัน การศึกษาเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพของเซลล์ที่คล้ายคลึงกันสามารถคงไว้ได้โดยการเปลี่ยนการเคลือบ Pt ด้วยการเคลือบ Nb ที่ถูกกว่า และเซลล์สามารถทำงานได้อย่างเสถียรนานกว่า 1000 ชั่วโมง ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยเทนเนสซีใช้เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งเพื่อผลิตช่องการไหลของวัสดุสแตนเลสที่มีความหนา 1 มม. บนแผ่นขั้วแคโทด และวางชั้นการแพร่กระจายของก๊าซสุทธิที่มีความหนา 0.15 มม. อิมพีแดนซ์แคโทดของเซลล์เดียวมีขนาดเล็กมาก และประสิทธิภาพของเซลล์สูงถึง 2 A·cm -- 2@1.715 V แต่พื้นผิวยังคงต้องปรับปรุงความเสถียร นอกจากนี้ ห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี และสถาบันอื่นๆ ยังได้ดำเนินการพัฒนาแผ่นไบโพลาร์แบบชุดสำหรับเซลล์อิเล็กโทรไลต์ PEM
วัสดุอิเล็กโทรดที่ใช้ในปัจจุบัน ที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือสักหลาดไฟเบอร์ไททาเนียมซึ่งมีความทนทานและทนต่อการกัดกร่อนได้ดี
หากคุณสนใจโปรดติดต่อเรา:
จดหมาย:zhangjixia@bjygti.com
