PEM (протонообменная мембрана) электролиз водыТехнология производства водорода предлагает множество преимуществ, в том числе высокую рабочую плотность тока, адаптируемость к колебаниям возобновляемой энергии и компактную структуру. Эти характеристики делают его пригодным для крупномасштабной индустриализации. Однако для успешного крупномасштабного развития крайне важно не только решать ключевые технические проблемы, но и учитывать экономические аспекты.
«Средне- и долгосрочный план развития водородной энергетики (2021-2035)» в моей стране подчеркивает необходимость повышения эффективности преобразования производства водорода из возобновляемых источников энергии и увеличения производства водорода на единицу продукции. Кроме того, необходимы прорывы в основных технологиях, связанных с инфраструктурой водородной энергетики.
Национальный ключевой план исследований и разработок «14-й пятилетки» Министерства науки и технологий «Технологии водородной энергетики» (2022 г.) включает несколько тем, связанных с производством водорода электролизом воды PEM. Эти темы охватывают технологию электролиза с протонообменной мембраной мегаваттной мощности, водородный электролизер высокого давления для электролиза воды, а также исследования и разработки ключевых системных технологий для производства водорода посредством электролиза воды с протонообменной мембраной.
Электролизер, ключевой компонент системы производства водорода электролизом воды PEM, существенно влияет на общую производительность. Текущие усилия по разработке продуктов в первую очередь сосредоточены на масштабах и стоимости производства водорода.
В настоящее время лишь немногие отечественные производители обладают мощностями для производства оборудования для электролиза ПЭМ, и еще меньше могут разработать крупномасштабные системы производства водорода ПЭМ. Следовательно, несколько крупных проектов по производству водорода электролизом воды с помощью ПЭМ отдают предпочтение оборудованию иностранных компаний.
Примечательно, что некоторые отечественные предприятия и научно-исследовательские институты добились разработки систем производства водорода ПЭМ с производительностью 200 Нм3/ч.
Тем не менее, отечественная индустрия производства водорода электролизом воды PEM остается на ранних стадиях коммерциализации. По сравнению с преобладающим методом производства водорода на основе щелочной воды, основной проблемой, с которой сталкивается производство водорода PEM, является его стоимость.
Один лидер отрасли сказал: «Вся цепочка поставок должна работать вместе, чтобы снизить затраты в будущем. Чтобы быть конкурентоспособными, стоимость производства водного водорода электролизом PEM должна быть снижена в 1,5-2 раза по сравнению с производством щелочного водного водорода. производство из зеленого водорода».
В настоящее время существует недостаточная локализация цепочки поставок водорода для электролиза воды. Основные компоненты, такие как биполярные пластины, катализаторы, протонообменные мембраны и газодиффузионные слои, создают проблемы из-за ограничений стоимости. Хотя во многих отечественных проектах по производству зеленого водорода применяется технология производства водорода электролизом PEM, количество проектов, следующих по этому пути, остается ограниченным.
Во всей цепочке поставок водорода электролизом воды PEM протонообменная мембрана представляет собой наиболее серьезное препятствие.
По словам представителя отрасли, в отличие от топливных элементов, протонные мембраны, преимущественно используемые для производства водорода на основе электролиза воды, представляют собой однородные мембраны 115 и 117 толщиной 150-200 микрон. Эта толщина относительно выше (8-10 микрон) по сравнению с протонными мембранами топливных элементов, что приводит к более высокой скорости набухания и потенциальной деформации во время нанесения покрытия. Таким образом, для оборудования для электролитического покрытия водяной мембраны требуется специальная конструкция, а электроды мембран топливных элементов не могут быть напрямую использованы для этой цели.
Войлок из титанового волокнаотТопТиТех
