الکترولیز آب PEM (ممبران تبادل پروتون).فن آوری برای تولید هیدروژن مزایای متعددی از جمله چگالی جریان با عملکرد بالا، سازگاری با نوسانات انرژی تجدیدپذیر و ساختار فشرده را ارائه می دهد. این ویژگی ها آن را برای صنعتی سازی در مقیاس بزرگ مناسب می کند. با این حال، برای توسعه موفقیت آمیز در مقیاس بزرگ، نه تنها پرداختن به چالش های فنی کلیدی، بلکه در نظر گرفتن جنبه های اقتصادی نیز ضروری است.
"طرح میان مدت و بلند مدت برای توسعه صنعت انرژی هیدروژن (2021-2035)" در کشور من بر نیاز به افزایش راندمان تبدیل تولید هیدروژن از منابع انرژی تجدیدپذیر و افزایش تولید هیدروژن در هر واحد تاکید دارد. علاوه بر این، پیشرفت در فناوری های اصلی مرتبط با زیرساخت انرژی هیدروژن ضروری است.
"برنامه پنج ساله چهاردهم" کلید ملی تحقیق و توسعه "فناوری انرژی هیدروژن" (2022) وزارت علوم و فناوری شامل چندین موضوع مرتبط با تولید هیدروژن الکترولیز آب PEM است. این موضوعات شامل فناوری الکترولیز غشای تبادل پروتون در مقیاس مگاوات، الکترولیز هیدروژن با فشار بالا برای الکترولیز آب، و تحقیق و توسعه فناوریهای سیستم کلیدی برای تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب غشای تبادل پروتون میشود.
الکترولیز، جزء کلیدی سیستم تولید هیدروژن الکترولیز آب PEM، به طور قابل توجهی بر عملکرد کلی تأثیر می گذارد. تلاشهای فعلی توسعه محصول در درجه اول بر مقیاس و هزینه تولید هیدروژن متمرکز است.
در حال حاضر، تنها تعداد کمی از تولیدکنندگان داخلی ظرفیت تولید تجهیزات الکترولیز PEM را دارند و حتی تعداد کمی از آنها می توانند سیستم های تولید هیدروژن PEM را در مقیاس بزرگ توسعه دهند. در نتیجه، چندین پروژه تولید هیدروژن الکترولیز آب PEM در مقیاس بزرگ تجهیزات شرکت های خارجی را ترجیح می دهند.
شایان ذکر است، برخی از شرکت ها و موسسات تحقیقاتی داخلی به توسعه سیستم های تولید هیدروژن PEM با مقیاس تولید هیدروژن 200 نیوتن متر مکعب در ساعت دست یافته اند.
با این حال، صنعت تولید هیدروژن آب الکترولیز PEM داخلی در مراحل اولیه تجاری سازی باقی مانده است. در مقایسه با روش رایج تولید هیدروژن آب قلیایی، چالش اصلی پیش روی تولید هیدروژن PEM هزینه آن است.
یکی از رهبران صنعت گفت: "کل زنجیره تامین باید برای کاهش هزینه ها در آینده با یکدیگر همکاری کند. برای رقابتی بودن، هزینه تولید هیدروژن آب الکترولیز PEM باید به 1.{1}} برابر هیدروژن آب قلیایی کاهش یابد. تولید از هیدروژن سبز."
در حال حاضر، محلی سازی کافی از زنجیره تامین هیدروژن تولید هیدروژن الکترولیز آب وجود ندارد. اجزای اصلی مانند صفحات دوقطبی، کاتالیزورها، غشاهای تبادل پروتون، و لایههای انتشار گاز به دلیل محدودیتهای هزینه، چالشهایی را ایجاد میکنند. در حالی که بسیاری از پروژههای هیدروژن سبز داخلی از فناوری تولید هیدروژن الکترولیز PEM استفاده میکنند، تعداد پروژههایی که این مسیر را دنبال میکنند محدود است.
در کل زنجیره تامین هیدروژن الکترولیز آب PEM، غشای تبادل پروتون مهمترین مانع را نشان میدهد.
به گفته نماینده صنعت، برخلاف پیلهای سوختی، غشاهای پروتونی که عمدتاً برای تولید هیدروژن مبتنی بر الکترولیز آب استفاده میشوند، غشاهای همگن 115 و 117 با ضخامت 150-200 میکرون هستند. این ضخامت نسبتاً بالاتر ({4}} میکرون) در مقایسه با غشاهای پروتون پیل سوختی است که منجر به نرخ تورم و تغییر شکل بالقوه در طول پوشش میشود. بنابراین، طراحی تخصصی برای تجهیزات پوشش غشای آب الکترولیتی مورد نیاز است و الکترودهای غشای پیل سوختی را نمی توان مستقیماً برای این منظور استفاده کرد.
نمد فیبر تیتانیوماز جانبتاپتیتک
