Avantages de la technologie de production d’hydrogène par électrolyse de l’eau PEM

Avantages de Production d'hydrogène par électrolyse de l'eau PEM Technologie

La production d'hydrogène par électrolyse de l'eau fait référence à la dissociation des molécules d'eau en oxygène et hydrogène sous l'action d'un courant continu, qui sont précipités respectivement de l'anode et de la cathode de l'électrolyseur.

Selon les différents matériaux du diaphragme de l'électrolyseur, la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau est généralement divisée en électrolyse de l'eau alcaline (ALK), Électrolyse de l'eau par membrane échangeuse de protons (PEM) et électrolyse de l'eau et des oxydes solides à haute température (SOEC). Parmi eux, la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau PEM fait référence au processus de production d'hydrogène utilisant une membrane échangeuse de protons comme électrolyte solide et de l'eau pure comme matière première pour l'électrolyse de l'eau afin de produire de l'hydrogène. Les principaux composants de l'électrolyseur d'eau PEM sont la membrane échangeuse de protons, la couche de catalyseur d'anode et de cathode, la couche de diffusion de gaz de cathode et de cathode, les plaques d'extrémité de cathode et de cathode, etc. Parmi eux, la couche de diffusion, la couche de catalyseur et la membrane échangeuse de protons constituent l'électrode à membrane, qui est le lieu principal de transmission matérielle et de réaction électrochimique de l'ensemble de l'électrolyseur d'eau. Les caractéristiques et la structure de l'électrode à membrane affectent directement les performances et la durée de vie de l'électrolyseur d'eau PEM.

Par rapport à la production traditionnelle d’hydrogène par électrolyse de l’eau alcaline, la production d’hydrogène PEM présente les avantages suivants :

(1) La production d'hydrogène PEM de haute pureté et sans pollution utilise un électrolyte solide à membrane échangeuse de protons, le gaz généré n'a pas besoin d'être traité contre les alcalis et l'épaisseur de la membrane ionique microporeuse au niveau moléculaire est très petite, ce qui n'est pas facile. pour produire de l'hydrogène par osmose inverse. Le type PEM ne nécessite que de l'eau pure, aucun additif, aucun liquide corrosif, il ne pollue donc pas l'environnement et la pureté du gaz est également élevée ; tandis que l'électrolyte alcalin traditionnel doit ajouter 15 % de NaOH ou 30 % de KOH, l'électrolyte est donc très corrosif et facile à produire un liquide de rinçage pour contaminer le pipeline de charge.

(2) Efficacité de conversion élevée. L'électrode catalytique de type PEM est une électrode microporeuse au niveau moléculaire qui est étroitement attachée aux deux côtés de la membrane ionique et à ses pores internes. Il s'agit d'une électrode catalytique à distance nulle présentant les avantages d'une grande zone de réaction et d'un rendement de conversion élevé. Cependant, les électrodes alcalines traditionnelles sont limitées par une petite distance et la résistance inter-électrodes est grande, ce qui conduit à un courant plus important, à une génération de chaleur élevée et à un faible rendement de conversion.

(3) Léger et de petite taille. La structure collectrice de la chambre à deux étages de l'électrolyseur de type PEM est compacte et flexible, ce qui rend l'électrolyseur léger et de petite taille. Le poids ne représente que 1/3 de celui d'un électrolyseur ordinaire avec la même production d'hydrogène. Les avantages sont une distance inter-électrodes nulle et une faible résistance interne de la cellule. Le collecteur dans la chambre à électrodes d'un électrolyseur alcalin traditionnel n'est pas élastique, ce qui entraîne une perte thermique élevée d'énergie électrique et un faible rendement de conversion.

(4) Adaptable à la volatilité de la production d’énergie renouvelable
Le système de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau PEM a une vitesse de réponse rapide et s'adapte au fonctionnement dynamique, ce qui est très approprié pour la transmission inégale, intermittente et volatile d'énergies renouvelables telles que l'énergie éolienne et solaire.

D'un point de vue technique, la cellule électrolytique qu'elle utilise est de structure compacte, de petite taille et propice aux changements rapides de charge. La cellule électrolytique présente un rendement élevé, une pureté de gaz élevée, une faible consommation d'énergie et une sécurité et une fiabilité considérablement améliorées, ce qui est plus adapté à la volatilité des énergies renouvelables. Par conséquent, la technologie d’électrolyse de l’eau PEM est saluée comme l’une des technologies de production d’hydrogène par électrolyse de l’eau les plus prometteuses dans le domaine de la production d’hydrogène.

Cependant, étant donné que les électrolyseurs PEM doivent fonctionner dans un environnement de travail hautement acide et oxydant, l'équipement repose davantage sur des matériaux métalliques coûteux tels que l'iridium, le platine et le titane, ce qui entraîne des coûts excessivement élevés. C’est également le goulot d’étranglement qui restreint le développement de la technologie de production d’hydrogène PEM et l’orientation de la recherche et du développement.