تفاوت بین AE و PEM برای تولید هیدروژن چیست؟

با استفاده از جریان مستقیم، مولکول‌های آب برای تولید اکسیژن و هیدروژن از هم جدا می‌شوند و سپس به ترتیب از آند و کاتد سلول الکترولیتی جدا می‌شوند. این فرآیند به عنوان الکترولیز آب شناخته می شود. تولید هیدروژن الکترولیز آب اغلب به الکترولیز آب قلیایی (AE)، الکترولیز آب غشای تبادل پروتون (PEM) و الکترولیز آب اکسید جامد با دمای بالا بسته به مواد مختلف دیافراگم الکترولیز (SOEC) تقسیم می‌شود.

آزبست اکثریت دیافراگم الکترولیز تولید هیدروژن الکترولیز آب قلیایی را تشکیل می دهد که گازها را جدا می کند. آلیاژهای فلزی مانند آلیاژ Ni-Mo و غیره که آب را برای تولید هیدروژن و اکسیژن تجزیه می کنند، اکثر کاتد و آند را تشکیل می دهند. الکترولیزهای آب قلیایی صنعتی معمولاً از محلول KOH به عنوان الکترولیت خود استفاده می کنند. کسر جرمی آنها از 20 درصد تا 30 درصد متغیر است. دمای کار آنها 70 درجه تا 80 درجه است. چگالی جریان کاری آنها حدود 0.25 A/cm2 است. و فشار گاز آنها از 0.1 مگاپاسکال تا 3.0 مگاپاسکال است. راندمان از 62 درصد تا 82 درصد متغیر است. فناوری تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب قلیایی به خوبی توسعه یافته است و هزینه های راه اندازی و عملیاتی پایینی دارد، اما دارای معایبی مانند اتلاف لیمو، خوردگی و مصرف انرژی بالا است. تولید هیدروژن با الکترولیز آب قلیایی تمرکز تحقیقات داخلی و بین المللی بر روی توسعه تجهیزات الکترولیز آب است.

اجزای اصلی الکترولیز آب PEM عبارتند از غشای تبادل پروتون، لایه کاتالیزوری کاتد و آند، لایه انتشار گاز کاتد و آند، صفحات انتهایی کاتد و آند و ... از داخل به خارج. در میان آنها، لایه انتشار، لایه کاتالیزوری و غشای تبادل پروتون، الکترود غشایی را تشکیل می دهند که محل اصلی انتقال مواد و واکنش الکتروشیمیایی کل الکترولیز آب است. عملکرد و طول عمر الکترولیز آب PEM مستقیماً تحت تأثیر خواص و ساختار الکترود غشایی است.

در مقایسه با تولید هیدروژن الکترولیز آب قلیایی، تولید هیدروژن الکترولیز آب PEM دارای چگالی جریان کاری بالاتر، راندمان کلی بالاتر و کسر گاز هیدروژن بالاتر، فشار تولید گاز بالاتر، سرعت پاسخ دینامیکی سریعتر است و می تواند با نوسانات تولید انرژی تجدید پذیر سازگار شود. ، به عنوان یک فناوری تولید هیدروژن الکترولیز آب بسیار امیدوار کننده در نظر گرفته می شود. در حال حاضر، فناوری تولید هیدروژن الکترولیز آب PEM نشان داده شده است و به تدریج در زمینه هایی مانند تولید هیدروژن در محل در ایستگاه های سوخت گیری هیدروژن، الکترولیز آب برای تولید هیدروژن از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند نیروی باد و ذخیره انرژی ارتقا یافته است.