PEM (протонообмінна мембрана) електроліз водиТехнологія виробництва водню пропонує численні переваги, включаючи високу робочу щільність струму, адаптивність до коливань відновлюваної енергії та компактну структуру. Ці характеристики роблять його придатним для великомасштабної індустріалізації. Однак для успішного масштабного розвитку важливо не лише вирішити ключові технічні проблеми, а й розглянути економічні аспекти.
«Середньо- та довгостроковий план розвитку водневої енергетики (2021-2035)» у моїй країні наголошує на необхідності підвищення ефективності перетворення виробництва водню з відновлюваних джерел енергії та збільшення виробництва водню на одиницю. Крім того, важливі прориви в основних технологіях, пов’язаних з інфраструктурою водневої енергетики.
Національний план ключових досліджень і розробок «14-го п’ятирічного плану» Міністерства науки і технологій «Технології водневої енергетики» (2022) включає кілька тем, пов’язаних з виробництвом водню електролізом води PEM. Ці теми охоплюють технологію електролізера з протонообмінною мембраною мегаватного масштабу, водневий електролізер високого тиску для електролізу води, а також дослідження та розробку ключових системних технологій виробництва водню за допомогою електролізу води з протонообмінною мембраною.
Електролізер, ключовий компонент системи виробництва водню за допомогою електролізу води PEM, значно впливає на загальну продуктивність. Поточні зусилля щодо розробки продукту в основному зосереджені на масштабах і вартості виробництва водню.
В даний час лише кілька вітчизняних виробників мають потужності для виробництва обладнання для електролізу PEM і ще менше можуть розробити великомасштабні системи виробництва водню з PEM. Отже, кілька великомасштабних проектів виробництва водню з електролізу води PEM віддають перевагу обладнанню іноземних компаній.
Примітно, що деякі вітчизняні підприємства та науково-дослідні інститути досягли розробки систем виробництва водню PEM з масштабом виробництва водню 200 Нм3/год.
Проте вітчизняна індустрія виробництва водню за допомогою електролізу PEM залишається на ранніх стадіях комерціалізації. У порівнянні з переважаючим методом виробництва водню з лужної води, головною проблемою, з якою стикається виробництво водню PEM, є його вартість.
Один із лідерів галузі сказав: «Увесь ланцюжок постачання має працювати разом, щоб скоротити витрати в майбутньому. Щоб бути конкурентоспроможними, витрати на виробництво водню за допомогою електролізу PEM мають бути зменшені до 15-2 разів, ніж витрати на виробництво водню лужної води виробництва зеленого водню».
Нині недостатньо локалізовано ланцюг постачання водню для електролізу води. Такі основні компоненти, як біполярні пластини, каталізатори, протонообмінні мембрани та газодифузійні шари, створюють проблеми через обмеження вартості. Незважаючи на те, що в багатьох вітчизняних проектах із зеленого водню використовується технологія виробництва водню електролізом PEM, кількість проектів, що йдуть за цим шляхом, залишається обмеженою.
У всьому ланцюжку постачання водню при електролізі води PEM протонообмінна мембрана є найбільшою перешкодою.
За словами представника промисловості, на відміну від паливних елементів, протонні мембрани, які переважно використовуються для виробництва водню на основі електролізу води, є однорідними мембранами 115 і 117 товщиною 150-200 мікрон. Ця товщина відносно вища (8-10 мкм) порівняно з протонними мембранами паливних елементів, що призводить до вищої швидкості набухання та потенційної деформації під час покриття. Таким чином, необхідна спеціальна конструкція обладнання для нанесення покриттів на водяну мембрану, і мембранні електроди паливних елементів не можуть бути безпосередньо використані для цієї мети.
Фетр з титанового волокнавідКомпанія TopTiTech
