Elettrolisi Pem con membrana a scambio protonico

 

1. Design compatto

Caratterizzato da un'elevata densità di corrente operativa compresa tra 1,5 e 3 A/cm², insieme a uno spessore dell'area del serbatoio centrale inferiore a 1 m e un sistema di controllo ausiliario integrato montato su skid, questo elettrolizzatore garantisce un ingombro ridotto pur mantenendo una funzionalità ottimale.

2. Maggiore efficienza

Con un consumo energetico CC costantemente inferiore a 4,3 kWh/Nm³, un'efficienza termica superiore al 75% e l'utilizzo di elettrodi a membrana PEM di eccellenza riconosciuta a livello internazionale, questo elettrolizzatore offre standard di efficienza superiori.

3. Scalabilità versatile

Progettato con un programma di assemblaggio compatibile e personalizzato per adattarsi ai diversi parametri del serbatoio, questo elettrolizzatore offre una solida espandibilità. L'integrazione della piattaforma montata su skid migliora ulteriormente l'adattabilità a diverse esigenze operative.

4. Reattività rapida

Beneficiando di funzionalità di avvio rapido con una durata di avvio a caldo di soli 5 secondi e una durata di avvio a freddo inferiore a 300 secondi, insieme a variazioni di carico adattabili che vanno dal 5% al ​​120%, questo elettrolizzatore garantisce tempi di risposta rapidi e prestazioni affidabili.

5. Sicurezza senza compromessi

Incorporando un programma di progettazione di tenute a doppio filo sviluppato internamente e dotato di funzionalità di monitoraggio del sensore multigas e di interblocco allarme, oltre al controllo meticoloso della pressione, dei parametri di temperatura e della logica del circuito di produzione dell'idrogeno, questo elettrolizzatore garantisce un funzionamento estremamente sicuro in ogni momento.

 

 

Questo elettrolizzatore PEM vanta una notevole capacità di produzione di idrogeno di 200 Nm³/h per cella, rendendolo ideale per applicazioni industriali su larga scala e supportando fermamente l'integrazione di soluzioni di energia pulita.

1. Consumo energetico ridotto

Oltre alla sua eccezionale produttività, questo elettrolizzatore dà priorità all'efficienza energetica. Con un consumo di corrente continua di soli 4,3 kWh/Nm³, supera significativamente le prestazioni degli elettrolizzatori convenzionali, riducendo così i costi di produzione ed esemplificando l'impegno verso pratiche sostenibili.

2. Elevata purezza dell'idrogeno

Prima della purificazione, la purezza dell'idrogeno supera il 99,9%, raggiungendo oltre il 99,999% dopo la purificazione. Questo livello di purezza elevato è indispensabile per le applicazioni delle celle a combustibile e vari altri settori industriali.

3. Parametri operativi coerenti

3.1 Pressione di esercizio ottimale:Il funzionamento a una pressione stabile di 3,0 MPa garantisce che la produzione di idrogeno corrisponda a questo requisito di pressione, soddisfacendo le diverse esigenze operative e riducendo la necessità di ulteriore pressurizzazione, riducendo così i costi.

3.2 Temperatura operativa affidabile:Con una temperatura operativa impostata a 70±5 gradi, questo elettrolizzatore garantisce eccezionale stabilità e adattabilità in varie condizioni operative.

4. Ampia tolleranza alle fluttuazioni di potenza

Con un intervallo di regolazione della potenza che va dal 5% al ​​110%, questo elettrolizzatore può funzionare efficacemente anche in caso di fluttuazioni significative dell'alimentazione, garantendo prestazioni costanti nonostante i diversi input di energia.

6. Tecnologia di avvio rapido

Durate di avvio a caldo e a freddo ridotte: gli avviamenti a freddo richiedono meno di 5 minuti, riducendo al minimo i tempi di fermo della produzione, mentre gli avviamenti a caldo richiedono solo 5 secondi, ottimizzando rapidamente le prestazioni delle apparecchiature per un funzionamento efficiente.

 

Nome	Parametro
Capacità di produzione di idrogeno (Nm3/h)	200
Capacità di picco di produzione di idrogeno (Nm3/h)	240
Consumo energetico CC (kWh/Nm3)	Inferiore o uguale a 4,3
Purezza dell'idrogeno (prima della purificazione)	Maggiore o uguale al 99,9%
Custodia dell'elettrolizzatore – L x P x A (m)	0.8x0.6x1.5
Pressione operativa (MPa)	3 . 0
Temperatura operativa (gradi)	70±5
Temperatura ambiente (gradi)	5~40
Intervallo di consumo energetico	5-1 2 0 %
Orario di avvio a freddo (minuti)	Minore o uguale a 5
Orario di avvio a caldo (secondo)	5
Vita utile (anno)	Maggiore o uguale a 5
Elettrolita	H2O
Unità di separazione
Capacità nominale di trattamento dell'ossigeno	100 Nm3/h
Purezza dell'ossigeno (condizioni operative nominali)	>99.8%(0.2 MPa);>98,5%(3MPa)
Temperatura di uscita dell'ossigeno (gradi)	70±5
Unità di purificazione
Purezza dell'idrogeno (dopo la purificazione)	Maggiore o uguale al 99,999%
Punto di rugiada dell'idrogeno	-70 grado
Temperatura di uscita dell'idrogeno	Temperatura ordinaria

 

 

1. Produzione di idrogeno verde da fonti rinnovabili

Utilizzando la generazione di energia eolica su larga scala, la generazione di energia fotovoltaica e progetti di generazione di energia complementare eolica-solare, questo sistema facilita la produzione di idrogeno verde. Il suo scopo è mitigare la riduzione delle energie rinnovabili convertendo l’energia in eccesso in idrogeno, promuovendo così pratiche energetiche sostenibili.

2. Soluzioni di trasporto

Con il suo ingombro compatto e l'elevata efficienza, questa tecnologia trova applicazione nelle stazioni di rifornimento di idrogeno per veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEV). Garantendo una fornitura rapida e sostenibile di carburante a idrogeno, accelera l’adozione dei FCEV e contribuisce al progresso di iniziative di trasporto pulito.

3. Applicazioni di laboratorio e di ricerca

Progettato per fornire idrogeno di elevata purezza, questo sistema si rivolge agli ambienti di laboratorio, facilitando la ricerca sulle tecnologie di produzione dell’idrogeno e consentendo la valutazione delle prestazioni delle celle a combustibile a idrogeno.

 

Introduzione e vantaggi della PEM

La tecnologia di elettrolisi dell'acqua con membrana a scambio protonico (PEM) per la produzione di idrogeno utilizza una membrana polimerica con conduttività protonica come elettrolita, in cui non è coinvolto alcun liquido alcalino. Il separatore della cella elettrolitica è costituito da membrane a scambio protonico. Nell'elettrolizzatore ad acqua PEM, l'acqua viene decomposta in ossigeno (O2), elettroni (e-) e ioni idrogeno (H+) nell'anodo dove viene scaricato l'ossigeno. Gli elettroni fluiscono al catodo attraverso il circuito esterno, mentre i protoni fluiscono al catodo attraverso le membrane a scambio protonico. Al catodo, gli ioni idrogeno si combinano con gli elettroni per formare idrogeno gassoso (H2).

 

Rispetto all'elettrolizzatore ALK, l'elettrolizzatore PEM è superiore per la sua grande densità di corrente, l'elevata purezza dell'idrogeno, la rapida velocità di risposta e l'adattabilità all'integrazione con la tecnologia di accumulo dell'energia eolica e solare. Tuttavia, l’ambiente operativo altamente acido e ossidante richiesto dall’elettrolizzatore PEM lo rende più dipendente da materiali metallici preziosi come Ir, Pt e Ti, determinando per ora un costo elevato dell’apparecchiatura di elettrolisi PEM.

 

Struttura e costi del PEM:

L'elettrolizzatore d'acqua PEM è costituito da una membrana a scambio protonico, uno strato catalizzatore, uno strato di diffusione del gas e una piastra bipolare dall'interno verso l'esterno. Il gruppo membrana-elettrodo (MEA) è costituito dallo strato di diffusione del gas, dallo strato catalitico e dalla membrana a scambio protonico, dove avviene la maggior parte della trasmissione del materiale e delle reazioni elettrochimiche nell'intero elettrolizzatore ad acqua.

 

Attualmente, la membrana utilizzata per lo scambio protonico nella maggior parte degli elettrolizzatori PEM è la membrana a scambio protonico dell'acido perfluorosolfonico. Le caratteristiche e la struttura dell'elettrodo a membrana sono direttamente correlate alle prestazioni e alla durata dell'elettrolizzatore PEM.

 

Essendo il componente principale dell'intero sistema, il 45% del costo del sistema viene investito nell'elettrolizzatore, di cui le piastre bipolari assorbono più del 50% del costo dello stack e gli elettrodi a membrana occupano circa 1/4. Il costo dei metalli preziosi rappresenta circa il 10% del costo dell'impianto. L'ostacolo all'ulteriore espansione dell'elettrolizzatore PEM potrebbe essere determinato non solo dall'elevato costo dei metalli preziosi, ma anche dalla loro disponibilità. Pertanto è necessario ridurre al minimo l’uso di metalli preziosi o esplorare materiali alternativi.

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