Pem elektrolysesystem

● Det krever ikke bruk av elektrolytter. Dette betyr at renset vann kan brukes, noe som markerer en betydelig fordel.

PEM-elektrolyse kan operere over en rekke strømtettheter. Vanligvis kan strømtettheten i PEM-elektrolysesystemer variere fra så lavt som 0.2 A/cm² til så høyt som 2 A/cm² eller mer, avhengig av den spesifikke utformingen og driftsforholdene til PEM-elektrolysatoren. Kapasiteten (strømtettheten) påvirker størrelsen på elektrolysatoren betydelig, og derfor gir PEM-elektrolyse generelt et mer kompakt fotavtrykk sammenlignet med alkalisk vannelektrolyse under trykk, noe som gjør den fordelaktig for applikasjoner der plasseffektivitet er en nøkkelfaktor.

● En annen stor fordel er også PEMs evne til å raskt tilpasse seg variable effektnivåer i løpet av sekunder.
Å opprettholde en overpotensial for spenningsdegradering under 100 mV/år er et vanlig mål for PEM-elektrolysesystemer. Det er imidlertid viktig å erkjenne at den faktiske nedbrytningshastigheten kan variere avhengig av driftsfaktorer og vedlikeholdspraksis. Konstruksjonen og kvaliteten på elektrolysatoren, som bestemmes av den opprinnelige produsenten, spiller en avgjørende rolle for å påvirke nedbrytningshastigheten. Derfor er det tilrådelig å konsultere elektrolysatorprodusenten din for spesifikk informasjon om forventede nedbrytningshastigheter og anbefalte vedlikeholdsprosedyrer.

● PEM er en solid polymer elektrolyttmembran. De to sidene av membranen tåler stor trykkforskjell, og har kun en ensrettet ledningseffekt på hydrogenioner. Den kan separere reaktanten hydrogen og oksygen direkte for å unngå kryssgassing, og har god sikkerhet. , Produktgassen har høy renhet. For alkalisk elektrolyse brukes en flytende elektrolysecelle, og den porøse asbestduken blir til en diafragma ved impregnering. Derfor må det installeres et strengt trykkdifferansekontrollsystem for å sikre at det ikke oppstår luftlekkasje i anode- og katodereaksjonskamrene og unngå sikkerhetsulykker.

● PEM-elektrolyttmembranen kan være mindre enn 200μm, elektrodeavstanden er liten, den kan redusere arbeidsspenningen og energiforbruket og gjøre strukturen til elektrolysecellen mer kompakt.

● Vann er både en reaktant og et kjølemedium, noe som eliminerer behovet for et kjølesystem og reduserer volumet og vekten til enheten. Fordi PEM-elektrolysecellen bruker rent vann som elektrolytt, unngås korrosjon av elektrolytten til tankkroppen, reaksjonsproduktet inneholder ikke alkalitåke, og gassrenheten er høyere.

Alkaliske elektrolysere kan virke som det rimeligste alternativet - tross alt har alkaliske eksistert i flere tiår lenger enn PEM. Progresjoner innen PEM-teknologi har imidlertid endret kostnadene.

En analyse av begge typer elektrolysatorer viser at stabelkostnaden for en alkalisk elektrolysator er lavere enn PEM. Men når det kommer til kompleksiteten og kostnadene ved anleggsbalanse (BOP) når systemstørrelsen øker, er PEM lavere, ifølge Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE. Faktisk er de totale eierkostnadene for en PEM-elektrolysator lavere enn alkaliske, med prognosemakere som anslår at PEM-servicekostnadene er en tredjedel av alkaliske.

Ved skalering av en elektrolysator har PEM betydelige kostnadsfordeler i balanse mellom anleggsøkonomi. På en per-kilowatt-basis øker kapitalutgiftene knyttet til en alkalisk elektrolysator betydelig ettersom systemet skaleres. Med PEM er det muligheter for å effektivisere BOP for å minimere forhåndskostnadene i større systemer over 10 megawatt.

Når man vurderer utgangstrykk, leverer standard alkaliske elektrolysatorer ytelse ved et lavt trykk på 1 til 10 bar, som er et nesten omgivelsestrykk. For de fleste bruksområder må hydrogen komprimeres ytterligere for transport, lagring eller forbruk. På baksiden har PEM-elektrolysatorer en effekt på 40 bar - det er 4 til 40 ganger et typisk alkalisk system.

Trykk genereres av den elektrokjemiske prosessen i stabelen, noe som betyr at PEM unngår første trinns kompresjon for å bringe den opp til 40 bar, og omgår energikostnadene forbundet med kompressordrift.

Alkalines kaustiske elektrolyttløsning kan også øke den høye prislappen. For eksempel betyr et 10 til 20-årsprosjekt et langsiktig behov for å erstatte deler som pumper og ventiler, eller fjerning av kaliumhydroksid fra hydrogen- eller oksygenstrømmene. Kravet på 3,5 tonn per megawatt for svært korrosivt kaliumhydroksid i alkaliske systemer medfører vanligvis betydelige plassbehov - ofte to til tre ganger plassen til PEM-systemet for en lignende ytelse. Eventuelle tap i plass kan føre til tap i inntekter.