В процессе электролиза воды для получения водорода,Протонообменная мембрана (ПОМ)электролизеры иЭлектролизеры с анионообменной мембраной (АЭМ)предлагают различные функции и преимущества применения. Вот обзор их основных отличий:
Материал мембраны
ПЕМЭлектролизерыиспользуют протонообменные мембраны, обычно изготавливаемые из перфторсульфоновых полимеров, таких какПротонИксили Нафион, который проводит протоны (H+).
Электролизеры АЭМиспользуют анионообменные мембраны, часто изготавливаемые из полимеров с положительно заряженными функциональными группами, такими как полистиролсульфонат (ПССА), полисульфонсульфонат (ПСА), полиэфирсульфонсульфонат (ПЭС-СА) и другие, проводящие гидроксид-ионы (ОН-).
Электролит
ПЕМЭлектролизерыобычно работают с чистой водой или разбавленными кислотными растворами.
Электролизеры АЭМможно использовать разбавленные щелочные растворы или чистую воду, что обеспечивает большую гибкость в выборе материала.
Катализаторы
Электролизеры ПЭМтребуют катализаторов, которые могут выдерживать кислые среды. Платина (Пт) обычно используется для выделения водорода на катоде, в то время как оксид иридия (IrO2) используется для выделения кислорода на аноде.
Электролизеры АЭМможно использовать катализаторы на основе недрагоценных металлов в щелочной среде, что помогает снизить затраты.
Операционная среда
Электролизеры ПЭМработают в кислых условиях, что требует использования материалов с высокой кислотостойкостью и химической стабильностью.
Электролизеры АЭМфункционируют в щелочных средах, что позволяет использовать более широкий спектр материалов, включая недорогие, некорродирующие, недрагоценные металлы.
Эффективность и стоимость
Электролизеры ПЭМсчитаются высокоэффективными благодаря высокой плотности тока и способности производить водород высокой чистоты, хотя они, как правило, более дороги.
Электролизеры АЭМсочетают в себе экономическую выгоду щелочного электролиза с простотой и эффективностью систем ПЕМ, предлагая такие преимущества, как быстрый запуск и низкое потребление энергии.
Зрелость технологий
Электролизеры ПЭМявляются относительно зрелыми и уже используются в коммерциализации для производства водорода и топливных элементов.
Электролизеры АЭМвсе еще находятся в стадии разработки. Хотя они предлагают низкую стоимость и простоту эксплуатации, необходимы дальнейшие исследования для улучшения срока службы продукта и масштабируемости для производства водорода.
Проектирование системы
Электролизеры ПЭМтребуют тщательного учета химической стабильности и механической прочности протонообменной мембраны, а также долговечности катализаторов из драгоценных металлов.
Электролизеры АЭМтребуют внимания к проводимости мембраны, щелочной стабильности и выбору катализаторов и материалов, совместимых со щелочной средой.
Потенциал применения
Электролизеры ПЭМидеально подходят для применений, требующих водорода высокой чистоты, например, в качестве источников водорода для топливных элементов.
Электролизеры АЭМдемонстрируют большой потенциал в крупномасштабном производстве возобновляемого водорода благодаря своей низкой стоимости и простоте эксплуатации при интеграции с возобновляемыми источниками энергии.
Подводя итог, можно сказать, что электролизеры ПЕМ и АЭМ имеют свои уникальные сильные стороны. Выбор между двумя технологиями зависит от конкретных потребностей применения, анализа экономической эффективности и условий эксплуатации. По мере развития исследований инновации в материалах и конструкциях систем АЭМ могут открыть новые рыночные возможности для крупномасштабного производства водорода.
