PEM įvadas
PEM vandens elektrolizatorius naudoja PEM protonams vesti ir dujoms izoliuoti abiejose elektrodo pusėse, išvengiant trūkumų, susijusių su AWE naudojant stiprius šarminius skystus elektrolitus. PEM vandens elektrolitinis elementas naudoja PEM kaip elektrolitą ir gryną vandenį kaip reagentą. Be to, PEM turi mažą vandenilio pralaidumą ir sukuria didelį vandenilio grynumą. Reikia pašalinti tik vandens garus. Elektrolizės elementas turi nulinio atstumo struktūrą ir mažą omų varžą, o tai žymiai pagerina bendrą elektrolizės proceso efektyvumą ir daro tūrį kompaktiškesnį. Slėgio valdymo diapazonas yra didelis, vandenilio išėjimo slėgis gali siekti keletą mpa, prisitaikyti prie greito atsinaujinančios energijos galios kaitos. Todėl vandens vandenilio gamybos PEM elektrolizė yra perspektyvus žaliosios vandenilio gamybos technologijos kelias.
Taip pat reikėtų pažymėti, kad vandenilio gamybos PEM hidrolizės metu kliūtys yra sąnaudos ir eksploatavimo laikas. Elektrolitinio elemento sąnaudoje bipolinė plokštė sudaro apie 48 procentus, o membraninis elektrodas – apie 10 procentų. Dabartinis tarptautinis pažangus PEM lygis yra: vieno elemento našumas 2 A·cm -- 2@2 V, bendra platinos katalizatoriaus apkrova 2–3 mg/cm2, stabilus veikimo laikas 6 × 104 ~ 8 × 104 val. , vandenilio gamybos kaina yra apie 3,7 USD už kilogramą vandenilio. PEM elektrolitinio elemento sąnaudų mažinimo tyrime dėmesys sutelkiamas į pagrindinius komponentus, tokius kaip membraninis elektrodas, dujų difuzijos sluoksnis ir bipolinė plokštė, pagrįsta katalizatoriumi ir PEM medžiagomis.
Bipolinė plokštė ir srauto laukas sudaro didelę elektrolitinių elementų sąnaudų dalį, todėl bipolinės plokštės kainos sumažinimas yra raktas į elektrolitinio elemento kainą. Esant atšiaurioms PEM elektrolizatoriaus anodo veikimo sąlygoms, dėl dvipolio plokštės korozijos išplaus metalo jonai, o tai užterš PEM. Todėl bendra bipolinės plokštės apsauga yra ant paviršiaus paruošti antikorozinę dangą. Lettenmeier ir kt.
paruoštas Ti sluoksnis vakuuminiu plazminiu purškimu ant nerūdijančio plieno bipolinės plokštės, kad būtų išvengta korozijos, o po to paruoštas Pt sluoksnis magnetroniniu purškimu, kad būtų išvengta laidumo sumažėjimo dėl Ti oksidacijos. Tolesni tyrimai parodė, kad panašų ląstelių veikimą galima išlaikyti pakeitus Pt dangą pigesne Nb danga, o elementas galėtų stabiliai veikti ilgiau nei 1 000 val. Tenesio universiteto mokslininkų grupė naudojo priedų gamybos technologiją, kad pagamintų 1 mm storio nerūdijančio plieno medžiagos srauto lauką ant dvipolio katodo plokštės ir ant jo nusodino 0,15 mm storio dujų difuzijos sluoksnį. Vieno elemento katodo varža yra labai maža, o elemento našumas yra iki 2 A·cm -- 2@1,715 V, tačiau paviršius vis tiek reikalingas stabilumui pagerinti. Be to, Oak Ridge nacionalinė laboratorija, Korėjos mokslo ir technologijų institutas ir kitos institucijos taip pat atliko PEM elektrolitinių elementų bipolinių plokštelių kūrimą.
Šiuo metu dažniausiai naudojama elektrodo medžiagaTitano pluošto veltinis, kuris turi gerą atsparumą ir atsparumą korozijai.
Jei susidomėjote, susisiekite su mumis:
Paštas:zhangjixia@bjygti.com
