Pem-elektrolysesysteem

● Het gebruik van elektrolyten is niet nodig. Dit betekent dat gezuiverd water kan worden gebruikt, wat een aanzienlijk voordeel oplevert.

PEM-elektrolyse kan werken over een reeks stroomdichtheden. Normaal gesproken kan de stroomdichtheid in PEM-elektrolysesystemen variëren van zo laag als 0.2 A/cm² tot wel 2 A/cm² of meer, afhankelijk van het specifieke ontwerp en de bedrijfsomstandigheden van de PEM-elektrolysator. De capaciteit (stroomdichtheid) heeft een aanzienlijke invloed op de grootte van de elektrolyseur en daarom biedt PEM-elektrolyse over het algemeen een compactere voetafdruk vergeleken met alkalische waterelektrolyse onder druk, waardoor het voordelig is voor toepassingen waarbij ruimte-efficiëntie een belangrijke overweging is.

● Een ander groot voordeel is ook het vermogen van PEM om zich binnen enkele seconden snel aan te passen aan variabele vermogensniveaus.
Het handhaven van een overspanningsdegradatiesnelheid van minder dan 100 mV/jaar is een veelvoorkomend doel voor PEM-elektrolysesystemen. Het is echter essentieel om te onderkennen dat de werkelijke degradatiesnelheid kan variëren, afhankelijk van operationele factoren en onderhoudspraktijken. De constructie en kwaliteit van de elektrolyseur, die worden bepaald door de oorspronkelijke fabrikant, spelen een cruciale rol bij het beïnvloeden van de degradatiesnelheid. Daarom is het raadzaam om contact op te nemen met de fabrikant van uw elektrolyseapparaat voor specifieke informatie over de verwachte degradatiesnelheden en aanbevolen onderhoudsprocedures.

● PEM is een vast polymeer elektrolytmembraan. De twee zijden van het membraan zijn bestand tegen een groot drukverschil en hebben alleen een unidirectioneel geleidingseffect op waterstofionen. Het kan de reactant waterstof en zuurstof direct scheiden om kruisvergassing te voorkomen, en heeft een goede veiligheid. , Het productgas heeft een hoge zuiverheid. Voor alkalische elektrolyse wordt een vloeibare elektrolytische cel gebruikt en wordt het poreuze asbestdoek door impregnering een diafragma. Daarom moet een strikt drukverschilcontrolesysteem worden geïnstalleerd om ervoor te zorgen dat er geen luchtlekkage optreedt in de anode- en kathodereactiekamers en om veiligheidsongevallen te voorkomen.

● Het PEM-elektrolytmembraan kan kleiner zijn dan 200 μm, de elektrodenafstand is klein, het kan de werkspanning en het energieverbruik verminderen en de structuur van de elektrolytische cel compacter maken.

● Water is zowel een reactant als een koelmedium, waardoor er geen koelsysteem nodig is en het volume en gewicht van het apparaat worden verminderd. Omdat de PEM-elektrolytische cel zuiver water als elektrolyt gebruikt, wordt de corrosie van de elektrolyt aan het tanklichaam vermeden, bevat het reactieproduct geen alkalimist en is de gaszuiverheid hoger.

Alkalische elektrolyzers lijken misschien de meest betaalbare optie; alkalisch bestaat immers al tientallen jaren langer dan PEM. De vooruitgang in de PEM-technologie heeft echter de kosten ervan veranderd.

Uit een analyse van beide typen elektrolysers blijkt dat de stapelkosten van een alkalische elektrolysator lager zijn dan die van PEM. Maar als het gaat om de complexiteit en kosten van de Balance of Plant (BOP) naarmate de systeemomvang toeneemt, is de PEM lager, aldus het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE. In feite zijn de totale eigendomskosten van een PEM-elektrolysator lager dan die van alkalische producten, waarbij voorspellers schatten dat de servicekosten van PEM een derde bedragen van die van alkalische producten.

Bij het opschalen van een elektrolysator heeft PEM aanzienlijke kostenvoordelen in verhouding tot de installatie-economie. Per kilowatt nemen de kapitaaluitgaven die gepaard gaan met een alkalische elektrolysator aanzienlijk toe naarmate het systeem schaalt. Met PEM zijn er opties voor het stroomlijnen van BOP om de initiële kosten in grotere systemen boven de 10 megawatt te minimaliseren.

Wanneer we de uitgangsdruk in beschouwing nemen, leveren standaard alkalische elektrolyzers uitgangsvermogen bij een lage druk van 1 tot 10 bar, wat bijna omgevingsdruk is. Voor de meeste toepassingen moet waterstof verder worden gecomprimeerd voor transport, opslag of consumptie. Aan de andere kant hebben PEM-elektrolyzers een output van 40 bar - dat is 4 tot 40 keer zoveel als een typisch alkalisch systeem.

De druk wordt gegenereerd door het elektrochemische proces in de schoorsteen, wat betekent dat PEM compressie in de eerste fase vermijdt om deze op 40 bar te brengen, en de energiekosten die gepaard gaan met de werking van de compressor omzeilt.

De bijtende elektrolytoplossing van Alkaline kan ook zijn flinke prijskaartje opdrijven. Een project van tien tot 20-jaren betekent bijvoorbeeld dat op de lange termijn onderdelen zoals pompen en kleppen moeten worden vervangen, of dat kaliumhydroxide uit de waterstof- of zuurstofstromen moet worden verwijderd. De vereiste 3,5 ton per megawatt voor zeer corrosief kaliumhydroxide in alkalische systemen brengt doorgaans aanzienlijke ruimtevereisten met zich mee – vaak twee tot drie keer de ruimte van een PEM-systeem voor een vergelijkbare output. Eventuele verliezen in de ruimte kunnen leiden tot inkomstenderving.