ПРИНЦИП БЕСЩЕЛОЧНОГО PEM-ЭЛЕКТРОЛИЗА

(PEM — PROTON-EXCHANGE MEMBRANE)

Отличительной особенностью PEM электролиза является то, что в качестве электролита используется не жидкость (обычно – раствор щёлочи), а твёрдая полимерная мембрана, обладающая протонной проводимостью (Proton Exchange Membrane).

Способность обеспечивать транспорт протонов – это основное свойство мембраны. Однако важно, что она также является газонепроницаемой и не обладает электропроводностью.

Таким образом, из всех компонентов, образовавшихся на аноде в результате расщепления молекулы воды, только водород в виде катиона H+ (то есть протона) способен проникнуть через мембрану на катодную сторону. На катоде 2 протона и 2 электрона образуют одну молекулу водорода. Так как транспорт протонов (Н+) происходит в гидратированной форме, то единственная примесь в образовавшемся водороде – это вода. Никакие другие примеси в водороде не возможны по природе описанного физико-химического процесса электролиза на протонообменной мембране.

О технологии

Схематическое изображение процесса электролиза воды, протекающего в мембранно-электродном блоке (МЭБ) генератора водорода на основе PEM-технологии.

СРАВНЕНИЕ PEM-ЭЛЕКТРОЛИЗА И ЩЕЛОЧНОГО

ОТЛИЧИЕ №1 — ОТСУТСТВИЕ ЩЕЛОЧИ
О технологии

PEM-ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ

  • Единственная жидкость — вода
  • НЕТ коррозии
  • Система работает безупречно долгие годы
  • Очень легко обслуживать
  • Единственная примесь – пары воды (ppm)

О технологии

ЩЕЛОЧНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ

  • Заполнен щелочью КОН и работают при температуре 80 С
  • Высокая коррозия + давление →риск
  • Потери щелочи →нужно доливать
  • Трудно обслуживать (слив системы)
  • Ремонт дорожает с каждым годом
  • Водород содержит примеси щелочи
  • Специальная одежда и помещения

ОТЛИЧИЕ №2 — РАЗНОЕ ДАВЛЕНИЕ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА
О технологии

PEM-ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ

  • Невозможность попадания кислорода в водород
  • Мембрана газонепроницаема – отсутствие водорода в кислороде
  • Кислород под малым давлением – отсутствуют риски, связанные с кислородом под давлением
  • Быстрый старт и стоп в любой момент
  • Работа при 0-100% производительности автоматически

О технологии

ЩЕЛОЧНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ

  • Непрерывное поддержание баланса давления
  • Высокое содержание водорода в кислороде
  • Высокое содержание кислорода в водороде
  • Необходимость мониторинга равенства давлений
  • Кислород при 10 атм рядом с водородом при 10 атм – риск
  • Продувка азотом
  • Сложная процедура выключения
  • Выключения снижают ресурс

РЕМ-ЭЛЕКТРОЛИЗ — БОЛЕЕ ЧИСТАЯ И БЕЗОПАСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
null

PEM-ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ

ОТСУТСТВИЕ АГРЕССИВНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

  • Работа голыми руками
  • Возможные протечки – вода
  • Во вне сливается только вода

ТРЕБОВАНИЯ К ПОМЕЩЕНИЯМ

  • Нет требований к помещению, связанных с агрессивными жидкостями
  • Простые подключения
  • Малое внутреннее содержание водорода (пожарные требования)

БЕЗОПАСНОСТЬ ОБСЛУЖИВАНИЯ

  • Для замены любого компонента нужно только слить воду

null

ЩЕЛОЧНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

АГРЕССИВНЫЕ ЖИДКОСТИ

  • Спецтребования
  • Риск работы с КОН, протечки КОН
  • Утилизация КОН

ТРЕБОВАНИЯ К ПОМЕЩЕНИЯМ

  • Требуются аварийные души
  • Хранение щелочи
  • Охрана труда при работе с агрессивными жидкостями

СЛОЖНОСТИ В ОБСЛУЖИВАНИИ

  • Любой ремонт — долго!
  • Ремонт – слив щелочи
  • Заполнение щелочью при первичном пуске
  • Еженедельный долив щелочи (потери с потоком водорода)
  • Замена раствора щелочи каждые 3-5 лет
  • Требуется спецодежда при обслуживании
  • Непредсказуемая частота поломок