Шығындарды азайту және PEM электролизерлерінің тиімділігін арттырудың бес әдісі

I. PEM electrolyzer-дің қазіргі жағдайы

Сүтке арналған сутегі өндірісі жүйесі орталықтаPEM electrolyzer, газды сұйықтықтан бөліну құрылғысы, жәрмеңке, газ мониторымен, салқындататын су қондырғысымен, салқындату жүйесі және электрмен жабдықтау және электронды басқару жүйесімен жабдықталған, олар бірге қожалы сутегі өндірісі жүйесін құрайды.

Сүт өндіру жүйесінің шығындар құрылымында шығындардың 60% -ы шоғырланғанPEM electrolyzer, ал қалған қосалқы жабдық, соның ішінде электрмен жабдықтауыш және электронды бақылау және тазарту жабдықтарының 40% құрайды. Және 60% -ның 50%PEM electrolyzerҚұны мембраналық электрод болып табылады. Мембрана электродында сонымен қатар қымбат металл катализаторлар сияқты негізгі технологиялар кіредіПротонмен биржалық мембраналар.

Сондықтан, сутегі өндірісінің шығындарын азайту және тиімділіктің тиімділігін арттыру негізінен мембраналық электродқа байланысты, бұл жалпы құнның 50% құрайды. Бұл choot сутегі өндірісі технологиясының негізгі факторы ме, жоқ па, соның ішінде нарықтық нарықтық қолдануға болады. Пем Мегаватт-Деңгейлік электролиздер «Пем Мегаватт» электролизерлерін талдау арқылы PEM жүйесімен кездесетін ағымдағы қиындықтардың жоғары өнімділігі мен жоғары құны, жоғары электр тығыздығы және қызмет ету мерзімі, жоғары қысымды және қолдану сценарийлері кіреді.

Жоғары көрсеткішPEM electrolyzerжел күндеріне арналған муфталар, тез басталу және жоғары тазалық және сутегі өндірісінің жоғары қуаты, бірақ бұл сонымен бірге жоғары шығындармен бірге жүреді. Жүйедегі қымбат металл компоненттері тиімді алмағандықтан, PEM electrolyzer құны дәстүрлі сілтілі сұйық сутегі өндірісінің 4-тен 5 есеге дейін құрайды.

Екіншісі - қазіргі тығыздығы мен қызмет ету мерзімі арасындағы байланыс. Қазіргі уақытта нарықтағы қопсытылған және сілтілі сутегі өндірісі ағымдағы тығыздықты арттыруда. Бірдей жабдықтың құны негізінде ағымдағы тығыздықты 1А-дан 2А-дан 2А-ға дейін ұлғайту шығындарды 30% -дан 40% -ға дейін төмендетеді. Ағымдағы тығыздықты арттыру шығындардан тез арзандауы мүмкін, бірақ сонымен бірге жабдықтың қызмет ету мерзімін қысқартуы мүмкін.

Бұл өнеркәсіптік жұмыс немесе жобалық жұмыс кезінде шығындар мен пайдаға қол жеткізу үшін ағымдағы тығыздық пен қызмет мерзімі арасындағы қолайлы үнемді немесе қолайлы диапазонды табу қажет.

PEM жүйесінің шығыс қысымы сілтілі сутегі өндірістік жабдықтарына қатысты белгілі бір артықшылықтарға ие, бұл 3-3,8 МПа-ға жетеді, бұл табиғи газ сутегі өндірісі мен сутегі құбырын тасымалдауға жарамды. Бұл қысым деңгейі қалалық газ құбырларының ортақ қысымына сәйкес келеді (шамамен 4 МПа).

Жартылай өткізгіште, жасанды алмаз және кейбір фармацевтикалық аралық салаларда жоғары қысымға деген сұраныс жоғары емес, бірақ энергетика саласында PEM электролизерлерін жоғары қысымды қолдану, мысалы, қайталама тазарту және қысымның жоғарылауы, әсіресе қажет.

Ii. Шығындарды азайту және PEM электролизаторларын оңтайландыру

Ағымдағы мәртебесіне сәйкесPEM electrolyzers, олардың ауқымды қолданылуының кілті шығындарды азайту және өнімділікті оңтайландыруда жатыр. Қазіргі уақытта шығындарды азайту катализатор жүйесін оңтайландыру, жоғары өткізгіш қолдау материалдарын қолдана отырып, жоғары өткізгіштік материалдарды пайдаланып, оларды жоғары өнімділігі барПротонмен биржалық мембраналар.

1. Төмен қымбат металды электрокатализаторларды әзірлеу және қолдану

▪ өндірістік шығындарды азайту

Қымбат металдардың (платина, иридий және руданий) мазмұнын азайту және дайындық процесінің тиімділігін арттыру арқылы PEM electrolyzer электрокатализаторларының өндірістік құнын қысқартуға болады, ал өнімдердің нарықтық бәсекеге қабілеттілігін жақсартуға болады.

▪ тұрақтылықты жақсарту

Металл емес элементтердің допингін жоғарылату және кристалды құрылымды жақсарту арқылы PEM Electrolyzer электрокатализаторларының тұрақтылығын жақсартуға, оларды нақты пайдалануда тұрақты және сенімді етуге болады.

▪ Өнімділікті арттыру

Қымбат емес металдардың электрокаталитикалық белсенділігін реттеу және бетінің нақты аймағын жоғарылату арқылы PEM electrolyzer электрокатализаторларын жақсартуға болады, реакцияның белсенді тосқауылы төмендеуге және реакция жылдамдығына дейін арттыруға болады.

2. Жоғары өткізгіштік қолдау материалдарын жобалау және дайындау

▪ Өткізгіштікті жақсарту

Қолдау материалдарын таңдау және катализатор мен қолдау материалдары арасындағы байланыс аймағын ұлғайту арқылы, PEM electrolyzer электрокатализаторларының өткізгіштігі жақсаруы мүмкін, ал реакция кезінде қарсылық жоғалуы мүмкін.

▪ қолдау күшін арттыру

Қолдау материалының беріктігі мен қаттылығын арттыру және дайындық процесін жақсарту арқылы реакция кезінде катализатордың бұзылуына немесе құлап кетуіне жол бермеу үшін PEM electrolyzer электрокатализаторының қолдау күші жақсаруы мүмкін.

▪ Микроқұрылымды реттеңіз

Қолдау материалының микроқұрылымын реттеу және реактивтердің көлік жолын өзгерту арқылы PEM electrolyzer электрокаталистінің микроқұрылымы реактивтер мен реакция процесін одан әрі оңтайландыру үшін реттеуге болады.

3. Протонды биржалық мембраналық құрылымды оңтайландыру және жетілдіру

▪ Таңдамалы мембрана

Газды іріктеуге болатын мембрананы енгізу арқылы азайтуға болады. Бұл мембрана тек реакциялық газға басқа газдардың өтуіне кедергі келтіреді.

▪ Сэндвич құрылымы

Газды қондырғы сэндвич құрылымын өзгерту арқылы азайтуға болады. Мысалы, газ өнімдерінің кроссоверін азайту үшін, қоқыс қабатын бірнеше ұсақ учаскелерге бөлу үшін жинауға болады.

▪ Газды тарату коэффициенті

Газды тарату коэффициентін азайту арқылы газды азайтуға болады. Бұған полимерлер тізбегінің қаттылығын арттыру, күшейту материалдарымен таныстыру, өңдеу шарттарын жетілдіру және т.б. қол жеткізуге болады.

4. Шаңқының құрамын оңтайландыру және физикалық қасиеттерін жақсарту

Slustry композициясын оңтайландыру

Қажеттіліктерге сәйкес, катализаторды, тасымалдаушы компоненттерін, иономерлерді және оның өнімділігін оңтайландыру үшін шламдағы басқа да қосымша материалдарды реттеңіз.

▪ Физикалық қасиеттерді жақсарту

Меа сапасын бөлшектер диаметрі, реология және зетаның потенциалы сияқты физикалық қасиеттерді жақсарту арқылы жақсартуға болады.

▪ Қосымша функцияларды енгізу

Меа өмірі мен сенімділігін антиоксиданттар және азайтатын агенттер сияқты қосымша функцияларды енгізу арқылы жақсартуға болады.

5. MEA өңдеу шараларын жетілдіру және оңтайландыру

▪ Жабыны әдістерін таңдау

Қажеттіліктерге сәйкес, MEA каталитикалық жұмысын оңтайландыру үшін электрохимиялық тұндыру, ультрадыбыстық бүрку, беру және т.б. сияқты тиісті жабындарды таңдаңыз.

▪ Жабық жабдықты жаңарту

Қажеттіліктерге сүйенсек, қолданыстағы жабын жабыны өндірістік қажеттіліктерге жету үшін орамаға арналған жабынға және т.б. қалпына келтіріледі.

▪ Жаптау сапасының мониторингі

Мониторинг және кері байланыстыру үшін сапалы анықтау жүйесін құру және нақты уақыт режимінде, МЕНА сапасын қамтамасыз ету үшін жабынның сапасын бақылау.