PEM Introduzione
L'elettrolizzatore d'acqua PEM utilizza PEM per condurre protoni e isolare il gas su entrambi i lati dell'elettrodo, evitando gli svantaggi associati all'AWE utilizzando forti elettroliti liquidi alcalini. La cella elettrolitica ad acqua PEM prende PEM come elettrolita e acqua pura come reagente. Inoltre, pem ha una bassa permeabilità all'idrogeno e produce un'elevata purezza dell'idrogeno. Solo il vapore acqueo deve essere rimosso. La cella elettrolitica adotta una struttura a spaziatura zero e una bassa resistenza all'ohm, che migliora significativamente l'efficienza complessiva del processo elettrolitico e rende il volume più compatto. Il campo di controllo della pressione è ampio, la pressione di uscita dell'idrogeno può raggiungere diversi mpa, adattarsi al rapido cambiamento dell'alimentazione di energia rinnovabile. Pertanto, l'elettrolisi PEM della produzione di idrogeno idrico è un promettente percorso tecnologico di produzione di idrogeno verde.
Va anche notato che i colli di bottiglia alla produzione di idrogeno da parte dell'idrolisi PEM sono il costo e la durata. Nel costo della cella elettrolitica, la piastra bipolare rappresenta circa il 48% e l'elettrodo a membrana rappresenta circa il 10%. L'attuale livello avanzato internazionale di PEM è: prestazioni a cella singola di 2 A·cm - 2 @ 2 V, carico totale del catalizzatore di platino di 2 ~ 3 mg / cm2, tempo di funzionamento stabile di 6×104 ~ 8×104 h, il costo della produzione di idrogeno è di circa $ 3,7 per kg di idrogeno. La ricerca per ridurre il costo della cella elettrolitica PEM si concentra sui componenti principali come l'elettrodo di membrana, lo strato di diffusione del gas e la piastra bipolare basata su materiali catalizzatori e PEM.
La piastra bipolare e il campo di flusso rappresentano gran parte del costo della cella elettrolitica, ridurre il costo della piastra bipolare è la chiave per controllare il costo della cella elettrolitica. Nelle dure condizioni operative dell'anodo nell'elettrolizzatore PEM, la corrosione della piastra bipolare porterà alla lisciviazione di ioni metallici, che contaminerà il PEM. Pertanto, la protezione comune della piastra bipolare è quella di preparare un rivestimento anticorrosione sulla superficie. Lettenmeier et al.
preparato lo strato di Ti mediante spruzzatura al plasma sotto vuoto su piastra bipolare in acciaio inossidabile per prevenire la corrosione, quindi lo strato di Pt preparato mediante sputtering magnetron per prevenire la riduzione della conduttività causata dall'ossidazione del Ti. Ulteriori studi hanno dimostrato che una simile prestazione della cella potrebbe essere mantenuta sostituendo il rivestimento Pt con il rivestimento Nb più economico e la cella potrebbe funzionare stabilmente per più di 1000 ore. Il team di ricerca dell'Università del Tennessee ha utilizzato la tecnologia di produzione additiva per produrre un campo di flusso di materiale in acciaio inossidabile con uno spessore di 1 mm su una piastra bipolare catodica e ha depositato uno strato di diffusione netta del gas con uno spessore di 0,15 mm su di esso. L'impedenza catodica della singola cella è molto piccola e le prestazioni della cella sono fino a 2 A·cm - 2@1.715 V, ma la superficie è ancora necessaria per migliorare la stabilità. Inoltre, l'Oak Ridge National Laboratory, il Korea Institute of Science and Technology e altre istituzioni hanno anche effettuato una serie di sviluppo di piastre bipolari per celle elettrolitiche PEM.
Il materiale dell'elettrodo attualmente utilizzato, il più comunemente usato èFeltro in fibra di titanio, che ha una buona resistenza e resistenza alla corrosione.
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