Ventajas de la tecnología de producción de hidrógeno por electrólisis de agua PEM

Ventajas de Producción de hidrógeno por electrólisis de agua PEM Tecnología

La producción de hidrógeno por electrólisis del agua se refiere a la disociación de moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno bajo la acción de una corriente continua, que se precipitan desde el ánodo y el cátodo del electrolizador, respectivamente.

Según los diferentes materiales del diafragma del electrolizador, la producción de hidrógeno mediante electrólisis del agua se suele dividir en electrólisis de agua alcalina (ALK), Electrólisis del agua con membrana de intercambio de protones (PEM) y electrólisis de agua de óxido sólido a alta temperatura (SOEC). Entre ellos, la producción de hidrógeno por electrólisis de agua PEM se refiere al proceso de producción de hidrógeno que utiliza una membrana de intercambio de protones como electrolito sólido y agua pura como materia prima para la electrólisis del agua para producir hidrógeno. Los componentes principales del electrolizador de agua PEM son la membrana de intercambio de protones, la capa de catalizador de ánodo y cátodo, la capa de difusión de gas de cátodo y cátodo, las placas de extremo de cátodo y cátodo, etc. de adentro hacia afuera. Entre ellos, la capa de difusión, la capa de catalizador y la membrana de intercambio de protones constituyen el electrodo de membrana, que es el lugar principal para la transmisión de material y la reacción electroquímica de todo el electrolizador de agua. Las características y estructura del electrodo de membrana afectan directamente el rendimiento y la vida útil del electrolizador de agua PEM.

En comparación con la producción tradicional de hidrógeno por electrólisis de agua alcalina, la producción de hidrógeno PEM tiene las siguientes ventajas:

(1) La producción de hidrógeno PEM de alta pureza y sin contaminación utiliza electrolito sólido de membrana de intercambio de protones, el gas generado no necesita ser tratado con álcali y el espesor de la membrana iónica microporosa a nivel molecular es muy pequeño, lo cual no es fácil. para producir hidrógeno por ósmosis inversa. El tipo PEM solo requiere agua pura, sin aditivos ni líquidos corrosivos, por lo que no contamina el medio ambiente y la pureza del gas también es alta; mientras que el electrolito alcalino tradicional necesita agregar un 15% de NaOH o un 30% de KOH, por lo que el electrolito es altamente corrosivo y fácil de producir líquido de lavado para contaminar la tubería de carga.

(2) Alta eficiencia de conversión. El electrodo catalítico tipo PEM es un electrodo microporoso de nivel molecular que está firmemente adherido a ambos lados de la membrana iónica y sus poros internos. Es un electrodo catalítico de distancia cero con las ventajas de una gran área de reacción y una alta eficiencia de conversión. Sin embargo, los electrodos alcalinos tradicionales están limitados por una pequeña distancia y la resistencia entre electrodos es grande, lo que conduce a una mayor corriente, una alta generación de calor y una baja eficiencia de conversión.

(3) Peso ligero y tamaño pequeño. La estructura del colector de la cámara de dos etapas en el electrolizador tipo PEM es compacta y flexible, lo que hace que el electrolizador sea liviano y de tamaño pequeño. El peso es sólo 1/3 del de un electrolizador ordinario con la misma producción de hidrógeno. Las ventajas son una distancia cero entre electrodos y una pequeña resistencia interna de la celda. El colector en la cámara de electrodos de un electrolizador alcalino tradicional no es elástico, lo que resulta en una alta pérdida de calor de energía eléctrica y una baja eficiencia de conversión.

(4) Adaptable a la volatilidad de la generación de energía renovable
El sistema de producción de hidrógeno por electrólisis de agua PEM tiene una velocidad de respuesta rápida y se adapta al funcionamiento dinámico, lo que es muy adecuado para la transmisión desigual, intermitente y volátil de energías renovables como la eólica y la solar.

Desde una perspectiva técnica, la celda electrolítica que utiliza tiene una estructura compacta, un tamaño pequeño y propicia para cambios rápidos de carga. La celda electrolítica tiene alta eficiencia, alta pureza del gas, bajo consumo de energía y seguridad y confiabilidad muy mejoradas, lo que es más adecuado para la volatilidad de la energía renovable. Por lo tanto, la tecnología de electrólisis de agua PEM es aclamada como una de las tecnologías de producción de hidrógeno por electrólisis de agua más prometedoras en el campo de la producción de hidrógeno.

Sin embargo, dado que los electrolizadores PEM deben funcionar en un entorno de trabajo altamente ácido y oxidante, el equipo depende más de materiales metálicos costosos como iridio, platino y titanio, lo que genera costos excesivamente altos. Este es también el cuello de botella que restringe el desarrollo de la tecnología de producción de hidrógeno PEM y la dirección de la investigación y el desarrollo.