Sistema di elettrolisi Pem

● Non necessita dell'uso di elettroliti. Ciò significa che è possibile utilizzare acqua purificata, con un vantaggio significativo.

L'elettrolisi PEM può funzionare su un intervallo di densità di corrente. In genere, la densità di corrente nei sistemi di elettrolisi PEM può variare da un minimo di 0,2 A/cm² a un massimo di 2 A/cm² o più, a seconda del design specifico e delle condizioni operative dell'elettrolizzatore PEM. La capacità (densità di corrente) influenza in modo significativo le dimensioni dell'elettrolizzatore e pertanto l'elettrolisi PEM offre generalmente un ingombro più compatto rispetto all'elettrolisi dell'acqua alcalina pressurizzata, rendendola vantaggiosa per le applicazioni in cui l'efficienza dello spazio è una considerazione chiave.

● Un altro grande vantaggio è anche la capacità del PEM di adattarsi rapidamente a livelli di potenza variabili in pochi secondi.
Mantenere un tasso di degradazione della tensione sovrapotenziale inferiore a 100 mV/anno è un obiettivo comune per i sistemi di elettrolisi PEM. Tuttavia, è essenziale riconoscere che il tasso di degrado effettivo può variare a seconda dei fattori operativi e delle pratiche di manutenzione. La costruzione e la qualità dell'elettrolizzatore, determinate dal produttore originale, svolgono un ruolo cruciale nell'influenzare i tassi di degradazione. Pertanto, è consigliabile consultare il produttore dell'elettrolizzatore per informazioni specifiche sui tassi di degrado previsti e sulle procedure di manutenzione consigliate.

● La PEM è una membrana elettrolitica polimerica solida. I due lati della membrana possono sopportare una grande differenza di pressione e hanno solo un effetto di conduzione unidirezionale sugli ioni idrogeno. Può separare direttamente l'idrogeno e l'ossigeno del reagente per evitare la formazione di gas incrociati e ha una buona sicurezza. , Il gas prodotto ha un'elevata purezza. Per l'elettrolisi alcalina viene utilizzata una cella elettrolitica liquida e il tessuto poroso di amianto diventa un diaframma mediante impregnazione. Pertanto, è necessario installare un rigoroso sistema di controllo della differenza di pressione per garantire che non si verifichino perdite d'aria nelle camere di reazione dell'anodo e del catodo ed evitare incidenti di sicurezza.

● La membrana elettrolitica PEM può essere inferiore a 200μm, la spaziatura tra gli elettrodi è ridotta, può ridurre la tensione di lavoro e il consumo energetico e rendere la struttura della cella elettrolitica più compatta.

● L'acqua è sia un reagente che un mezzo di raffreddamento, eliminando la necessità di un sistema di raffreddamento e riducendo il volume e il peso del dispositivo. Poiché la cella elettrolitica PEM utilizza acqua pura come elettrolita, si evita la corrosione dell'elettrolita sul corpo del serbatoio, il prodotto di reazione non contiene nebbia alcalina e la purezza del gas è maggiore.

Gli elettrolizzatori alcalini possono sembrare l'opzione più conveniente: dopo tutto, gli elettrolizzatori alcalini esistono da decenni più a lungo del PEM. Tuttavia, i progressi nella tecnologia PEM ne hanno modificato i costi.

Un'analisi di entrambi i tipi di elettrolizzatori mostra che il costo dello stack di un elettrolizzatore alcalino è inferiore a quello del PEM. Ma quando si tratta della complessità e del costo del Balance of Plant (BOP) man mano che le dimensioni del sistema aumentano, il PEM è inferiore, secondo il Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE. In effetti, il costo totale di proprietà di un elettrolizzatore PEM è inferiore a quello alcalino e gli esperti stimano che i costi di servizio PEM siano un terzo di quelli alcalini.

Quando si ridimensiona un elettrolizzatore, il PEM presenta notevoli vantaggi in termini di costi nell'equilibrio dell'economia dell'impianto. Su base per kilowatt, la spesa in conto capitale associata a un elettrolizzatore alcalino aumenta in modo significativo con la scalabilità del sistema. Con PEM, esistono opzioni per razionalizzare il BOP per ridurre al minimo i costi iniziali nei sistemi più grandi superiori a 10 megawatt.

Se si considera la pressione di uscita, gli elettrolizzatori alcalini standard forniscono l'uscita a una bassa pressione compresa tra 1 e 10 bar, che è una pressione quasi ambiente. Per la maggior parte delle applicazioni, l’idrogeno deve essere ulteriormente compresso per il trasporto, lo stoccaggio o il consumo. D'altro canto, gli elettrolizzatori PEM hanno un'uscita di 40 bar, ovvero da 4 a 40 volte quella di un tipico sistema alcalino.

La pressione viene generata dal processo elettrochimico nello stack, il che significa che il PEM evita la compressione del primo stadio per portarla fino a 40 bar e bypassa i costi energetici associati al funzionamento del compressore.

La soluzione elettrolitica caustica di Alkaline può anche aumentare il suo prezzo elevato. Ad esempio, un progetto da 10 a 20-anno implica la necessità a lungo termine di sostituire parti come pompe e valvole o di rimuovere l'idrossido di potassio dai flussi di idrogeno o ossigeno. Il fabbisogno di 3,5 tonnellate per megawatt di idrossido di potassio altamente corrosivo nei sistemi alcalini comporta in genere requisiti di spazio significativi, spesso da due a tre volte lo spazio del sistema PEM per una produzione simile. Qualsiasi perdita di spazio può portare a perdite di entrate.