PEM (Proton Exchange Membrane) vandelektrolyseteknologi til brintproduktion giver adskillige fordele, herunder høj strømtæthed, tilpasningsevne til vedvarende energiudsving og en kompakt struktur. Disse egenskaber gør den velegnet til industrialisering i stor skala. For en vellykket udvikling i stor skala er det imidlertid afgørende ikke kun at tage fat på vigtige tekniske udfordringer, men også at overveje økonomiske aspekter.
"Mellem- og langsigtet plan for udvikling af brintenergiindustrien (2021-2035)" i mit land understreger behovet for at øge effektiviteten af konvertering af brintproduktion fra vedvarende energikilder og opskalere brintproduktionen pr. enhed. Derudover er gennembrud inden for kerneteknologier relateret til brintenergiinfrastruktur afgørende.
Videnskabs- og teknologiministeriets "14. femårsplan" National Key Research and Development Plan for "Hydrogen Energy Technology" (2022) omfatter flere emner relateret til PEM-vandelektrolyse-brintproduktion. Disse emner omfatter megawatt-skala protonudvekslingsmembranelektrolysatorteknologi, højtryksbrintelektrolysator til vandelektrolyse og forskning og udvikling af nøglesystemteknologier til brintproduktion gennem protonudvekslingsmembranvandelektrolyse.
Elektrolysatoren, en nøglekomponent i PEM-vandelektrolysebrintproduktionssystemet, påvirker den samlede ydeevne betydeligt. Den nuværende produktudviklingsindsats fokuserer primært på brintproduktionsskala og omkostninger.
I øjeblikket har kun få indenlandske producenter kapacitet til at producere PEM-elektrolyseudstyr, og endnu færre kan udvikle PEM-brintproduktionssystemer i stor skala. Følgelig foretrækker flere storstilede PEM-vandelektrolysebrintproduktionsprojekter udstyr fra udenlandske virksomheder.
Navnlig har nogle indenlandske virksomheder og forskningsinstitutter opnået udviklingen af PEM-brintproduktionssystemer med en brintproduktionsskala på 200Nm3/h.
Imidlertid forbliver den indenlandske PEM-elektrolysevandbrintproduktionsindustri i de tidlige stadier af kommercialisering. I sammenligning med den fremherskende metode til fremstilling af alkalisk vandbrint, er den største udfordring, som PEM-brintproduktion står over for, omkostningerne.
En industrileder sagde: "Hele forsyningskæden skal arbejde sammen for at reducere omkostningerne i fremtiden. For at være konkurrencedygtig skal omkostningerne ved PEM-elektrolysevandbrintproduktion reduceres til 1.5-2 gange så meget som alkalisk vandbrint. produktion fra grøn brint."
I øjeblikket er der utilstrækkelig lokalisering af vandelektrolysebrintproduktionsforsyningskæden. Kernekomponenter som bipolære plader, katalysatorer, protonudvekslingsmembraner og gasdiffusionslag udgør udfordringer på grund af omkostningsbegrænsninger. Mens mange indenlandske grønne brintprojekter anvender PEM-elektrolysebrintproduktionsteknologi, er antallet af projekter, der følger denne rute, fortsat begrænset.
Inden for hele PEM-forsyningskæden til produktion af vandelektrolysebrint udgør protonudvekslingsmembranen den væsentligste hindring.
Ifølge industrirepræsentanten er protonmembranerne, der overvejende anvendes til vandelektrolysebaseret brintproduktion, 115 og 117 homogene membraner med en tykkelse på 150-200 mikron, i modsætning til brændselsceller. Denne tykkelse er relativt højere (8-10 mikron) sammenlignet med brændselscelleprotonmembraner, hvilket resulterer i en højere kvældningshastighed og potentiel deformation under belægning. Derfor kræves der specialiseret design til det elektrolytiske vandmembranbelægningsudstyr, og brændselscellemembranelektroder kan ikke bruges direkte til dette formål.
TitaniumfiberfiltfraTopTiTech
