Mataas na kasalukuyang disenyo ng density ng PEM electrolyzer

Proton Exchange Membrane (PEM)Ang teknolohiya ng electrolysis ng tubig ay may makabuluhang pakinabang tulad ng mataas na kasalukuyang density, mataas na operating pressure, operasyon ng presyon ng pagkakaiba -iba, at malawak na saklaw ng pagsasaayos ng kuryente. Ito ay may mahusay na kakayahang umangkop sa lakas ng hangin at photovoltaics at may malaking potensyal sa merkado. Gayunpaman, ang gastos ngPEM Electrolyzersay medyo mataas pa rin. Kabilang sa mga paraan upang mabawasan ang gastos ng teknolohiyang PEM electrolyzer, ang pagtaas ng kasalukuyang density ay kinikilala bilang pangunahing solusyon. Kaya, mula sa kung aling mga anggulo ang dapat nating isaalang -alang at disenyo upang madagdagan ang kasalukuyang density ngPEM Electrolyzers?

Ang koponan ng Vet Energy R&D ay ibubunyag ito sa iyo.

Ang itaas na limitasyon ng kasalukuyang density na maaaring makamit saPEM Electrolyzers

Ang anode catalyst atElectrode ng lamadAlamin ang itaas na limitasyon ng kasalukuyang density na maaaring makamit. Sa kasalukuyan, ang mga electrolyzer ay maaaring karaniwang maabot ang isang antas ng aplikasyon na higit sa 2A/cm2. Sa mga tuntunin ng mga katalista, iniulat ng panitikan na ang antas ng teknikal nito ay 6-10A/cm². Gayunpaman, pagdating sa pagtutugma ng hakbang sa pag -verify ng membrane electrode, ang pagganap ng ilang mga catalysts ay hindi maaaring pumasa sa pagsubok. Sa buong proseso ng pag -verify, ang pinakamahirap na bagay ay ang pagpapalaki ng laki, na nagiging sanhi ng mga bagong pagbabago sa larangan ng kuryente, patlang ng daloy, atbp dahil sa laki. Dahil ang laki ng elektrod ay magiging sanhi ng hindi pantay na pamamahagi ng electric field at iba't ibang mga pag -uugali ng paglipat ng masa ng mga malalaking electrodes, ang pagganap ng catalytic sa maliit na mga electrodes ay mahirap na mag -convert sa mataas na kasalukuyang density catalytic na pagganap ng malalaking sukat. Samakatuwid, ang mas mahusay at katatagan ng pag-save ng oras at tibay ng pagsubok ay kinakailangan upang mapabilis ang bilis ng pag-iiba ng pag-verify.

Sa kabilang banda, ang mas payat na proton exchange membranes ay may makabuluhang benepisyo para sa pagpapabuti ng kasalukuyang density. Ang tradisyunal na lamad ng N115 ay medyo ligtas na pagpipilian, ngunit kapag hinahamon ang mataas na kasalukuyang density, malinaw na ang proton exchange membrane ay kailangang maging manipis. Hindi alintana kung ginagamit ang isang layer ng pampalakas, ang hinaharap na PEM water electrolysis proton exchange membrane ay malamang na maabot ang isang scale sa ibaba 50μm.

Disenyo na nakakaapekto sa pagtaas ng kasalukuyang density

Una, sa disenyo ng PTL, dapat isaalang-alang ang mas mahigpit na mga kondisyon ng paglipat ng gas-likido. Ang mataas na kasalukuyang density ay hindi lamang nagdadala tungkol sa matinding paglipat ng masa, ngunit pinatataas din ang pagwawaldas ng init. Hindi lamang dapat kalkulahin ang pagkonsumo ng tubig, ngunit ang problema ng lokal na pag -init ay dapat ding malutas. Ang epekto ng mataas na kasalukuyang density saPEM Water Electrolyzersay ang pag -iwas ng init ay nangyayari pangunahin sa lamad dahil sa paglipat ng proton, at pagkatapos ay sa layer ng katalista dahil sa paglipat ng elektron sa interface. Ang labis na init na nabuo ay dapat alisin upang mapanatili ang thermal katatagan ng karaniwang ginagamit na lamad na batay sa PFSA sa maximum na temperatura ng threshold na halos 90 ° C. Bilang karagdagan, ang pamamahala ng thermal ay kritikal upang maiwasan ang mga thermal gradients na maaaring mabuo sa pamamagitan ng pamamaga ng perfluorosulfonic acid (PFSA) polymer, pagkasira ng katalista, at mekanikal na stress.

Ang pangalawa ay ang paglaban ng system. Kapag nadagdagan ang kasalukuyang density, ang paglaban sa system ay isang mas sensitibong kadahilanan. Sa pangkalahatan, ang mga account ng lamad para sa pinakamataas na proporsyon, at ang paglaban ng lamad ay mas malaki kaysa sa paglaban ng interface ng interface at ang paglaban ng elektrod at metal plate. Ang paglaban ng lamad ay madalas na katumbas ng paglaban sa transportasyon ng ion sa loob ng system.PEM Electrolyzersay ibang -iba mula sa mga alkalina na electrolyzer sa bagay na ito, at hindi na kailangang isaalang -alang ang problema sa bubble wall na sanhi ng pagtaas ng kasalukuyang density sa oras. Gayunpaman, kinakailangan din na maging maingat tungkol sa epekto ng labis na mga bula sa transportasyon ng tubig. Ang ilang mga gradient na disenyo ng PTL ay ginagamit upang malutas ang problemang ito.

(Larawan: Pangunahing mga kadahilanan na nakakaapekto sa panloob na paglaban ng electrolyzer)

Iba pang mga epekto sa electrolyzer pagkatapos dagdagan ang kasalukuyang density

Bilang karagdagan sa pamamahala ng gas-likido na nabanggit sa itaas, ang hydrogen permeation ay tataas nang malaki pagkatapos madagdagan ang kasalukuyang density. Ayon sa praktikal na karanasan, ang nilalaman ng hydrogen sa oxygen ay unti -unting bumababa sa proseso ng pagtaas ng electric density mula sa mababa hanggang mataas. Pinagsama sa mga ulat sa ilang panitikan, nalaman namin na ang batas na ito ay may bisa lamang sa loob ng isang tiyak na saklaw. Ang flux ng hydrogen permeation ay patuloy na tataas sa pagtaas ng kasalukuyang density. Dahil sa pagpapalakas ng kabuuang halaga ng reaksyon, ang hydrogen sa oxygen ay bumababa sa pagtaas ng electric density sa loob ng isang tiyak na saklaw. Gayunpaman, sa isang mas malaking hanay ng electric density, ang supersaturation effect ay magiging sanhi ng konsentrasyon ng hydrogen sa oxygen na tumaas habang tumataas ang density ng electric.

(Larawan: supersaturated permeation ng hydrogen)

Sa mga tuntunin ng mga isyu sa engineering, ang pagtaas ng kasalukuyang density ay maglagay din ng mas mataas na mga kinakailangan sa katatagan ng patong at katatagan ng layer ng PTL. Sinusubukan pa rin ng koponan ng R&D ng Vet Energy ang mga isyung ito.

Sa buod, ang mga electrolyzer ng PEM ay may materyal na pundasyon upang maabot ang isang antas ng higit sa 5A/cm² sa hinaharap. Sa pagbuo ng produkto ng kagamitan sa paggawa ng hydrogen, ang mas detalyadong trabaho ay kailangang isagawa sa disenyo ng engineering at pagiging maaasahan ng pag -debug ng electrolyzer.