PEM (Proton Exchange Membrane) การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเทคโนโลยีสำหรับการผลิตไฮโดรเจนมีข้อดีหลายประการ รวมถึงความหนาแน่นของกระแสไฟในการทำงานสูง ความสามารถในการปรับตัวต่อความผันผวนของพลังงานหมุนเวียน และโครงสร้างที่กะทัดรัด ลักษณะเหล่านี้ทำให้เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม สำหรับการพัฒนาขนาดใหญ่ที่ประสบความสำเร็จ ไม่เพียงแต่จะต้องจัดการกับความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญเท่านั้น แต่ยังต้องพิจารณาแง่มุมทางเศรษฐกิจด้วย
"แผนระยะกลางและระยะยาวสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานไฮโดรเจน (2021-2035)" ในประเทศของฉันเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงการผลิตไฮโดรเจนจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน และเพิ่มขนาดการผลิตไฮโดรเจนต่อหน่วย นอกจากนี้ ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีหลักที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างพื้นฐานพลังงานไฮโดรเจนถือเป็นสิ่งสำคัญ
แผนวิจัยและพัฒนาหลักระดับชาติ "แผนห้าปีฉบับที่ 14" ของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสำหรับ "เทคโนโลยีพลังงานไฮโดรเจน" (2022) ประกอบด้วยหัวข้อต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไฮโดรเจนด้วยกระแสไฟฟ้าด้วยไฟฟ้า PEM หัวข้อเหล่านี้ครอบคลุมถึงเทคโนโลยีอิเล็กโตรไลเซอร์เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนขนาดเมกะวัตต์ อิเล็กโทรไลเซอร์ไฮโดรเจนแรงดันสูงสำหรับการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า และการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีระบบที่สำคัญสำหรับการผลิตไฮโดรเจนผ่านอิเล็กโทรไลซิสน้ำด้วยเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน
อิเล็กโทรไลเซอร์ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบการผลิตไฮโดรเจนด้วยกระแสไฟฟ้าในน้ำ PEM มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพโดยรวม ความพยายามในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่ขนาดและต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนเป็นหลัก
ปัจจุบัน มีผู้ผลิตในประเทศเพียงไม่กี่รายเท่านั้นที่มีกำลังการผลิตอุปกรณ์อิเล็กโทรลิซิส PEM และยังมีเพียงไม่กี่รายที่สามารถพัฒนาระบบการผลิตไฮโดรเจน PEM ขนาดใหญ่ได้ ด้วยเหตุนี้ โครงการผลิตไฮโดรเจนแยกน้ำด้วยไฟฟ้า PEM ขนาดใหญ่หลายแห่งจึงเลือกใช้อุปกรณ์จากบริษัทต่างประเทศ
น่าสังเกตที่องค์กรในประเทศและสถาบันวิจัยบางแห่งประสบความสำเร็จในการพัฒนาระบบการผลิตไฮโดรเจน PEM ด้วยขนาดการผลิตไฮโดรเจนที่ 200Nm3/ชม.
อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมการผลิตไฮโดรเจนน้ำด้วยไฟฟ้า PEM ในประเทศยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการดำเนินการเชิงพาณิชย์ เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่ใช้น้ำอัลคาไลน์ทั่วไป ความท้าทายหลักที่การผลิตไฮโดรเจน PEM เผชิญคือต้นทุน
ผู้นำในอุตสาหกรรมรายหนึ่งกล่าวว่า "ห่วงโซ่อุปทานทั้งหมดจะต้องทำงานร่วมกันเพื่อลดต้นทุนในอนาคต เพื่อให้สามารถแข่งขันได้ ต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนในน้ำด้วยไฟฟ้า PEM จะต้องลดลงเหลือ 1.5-2 เท่าของไฮโดรเจนในน้ำอัลคาไลน์ ผลิตจากไฮโดรเจนสีเขียว”
ปัจจุบัน ห่วงโซ่อุปทานการผลิตไฮโดรเจนในการแยกน้ำด้วยกระแสไฟฟ้ายังไม่เพียงพอ ส่วนประกอบหลัก เช่น แผ่นไบโพลาร์ ตัวเร่งปฏิกิริยา เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน และชั้นการแพร่กระจายของก๊าซ ก่อให้เกิดความท้าทายเนื่องจากข้อจำกัดด้านต้นทุน แม้ว่าโครงการไฮโดรเจนสีเขียวในประเทศจำนวนมากจะนำเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนด้วยกระแสไฟฟ้า PEM มาใช้ แต่จำนวนโครงการที่ติดตามเส้นทางนี้ยังคงมีจำกัด
ภายในห่วงโซ่อุปทานการผลิตไฮโดรเจนด้วยกระแสไฟฟ้าของน้ำ PEM ทั้งหมด เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนถือเป็นอุปสรรคที่สำคัญที่สุด
ตามที่ตัวแทนอุตสาหกรรม ต่างจากเซลล์เชื้อเพลิง เมมเบรนโปรตอนที่ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตไฮโดรเจนที่ใช้กระแสไฟฟ้าในน้ำคือเมมเบรนที่เป็นเนื้อเดียวกัน 115 และ 117 แผ่น โดยมีความหนา 150-200 ไมครอน ความหนานี้ค่อนข้างสูงกว่า (8-10 ไมครอน) เมื่อเทียบกับเมมเบรนโปรตอนของเซลล์เชื้อเพลิง ส่งผลให้อัตราการบวมตัวสูงขึ้นและอาจเกิดการเสียรูปในระหว่างการเคลือบ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการออกแบบเฉพาะสำหรับอุปกรณ์เคลือบเมมเบรนน้ำด้วยไฟฟ้า และอิเล็กโทรดเมมเบรนเซลล์เชื้อเพลิงไม่สามารถนำมาใช้โดยตรงเพื่อจุดประสงค์นี้ได้
รู้สึกว่าเส้นใยไทเทเนียมจากท็อปไทเทค
