Ефекат квалитета воде на Пем Елецтролизер перформансе

Међу обновљивим изворима енергије, производња водоника електролизом је врло обећавајућа због свог потенцијала као медија за складиштење енергије.Мембрана за размену протона (ПЕМ)Једна је од главних технологија за производњу водоника електролизом због његових предности као што су висока ефикасност, велика густина струје, ниски опсег температуре и брзина брзог реакције. Већина истраживања о производњи водоникаПЕМ ЕЛЕЦТРОЛИСАфокусира се на демонстрацију производње водоника од стране ПЕМ електролизе, развојем нових катализатора и развој новихМембрана за размену протонаЕлецтроритес. Међутим, оптимизација система и водене воде остаје изазов. Стога ова студија истражује ефекат квалитета воде на потрошњу енергијеПЕМ Елецтролизерс, фокусирајући се на укупне растворене чврсте материје (ТДС), пХ и проводљивост воде (наравно, ова три фактора често утичу једни на друге).

Ефикасност и потрошња енергије одПЕМ Елецтролизерсзависе од квалитета утицаја на води. Ова студија потврдила је три параметра која утичу на својства воде: пХ (3, 7, 9), укупне растворене чврсте материје (ТДС) (300 ппм, 600 ппм, 900ппм) и проводљивост (проводљивост: 30мс / цм, 70мс / цм, 100мс / цм) да би се разумео и оптимизирао процес производње и оптимизације производаПЕМ Елецтролизерс. Резултати су показали да је износ произведеног водоника значајно утицао пХ, укупне растворене чврсте супстанце и проводљивост и оптималан ниво сваке променљиве одређен је опсежним тестирањем.

Принцип рада ПЕМ електролизара је електрохемијски одвојена вода у кисеоник и водоник на њиховим одговарајућим електродама. Будући да је вода медијум за производњу водоника, његов квалитет може утицати на резултате процеса електролизе. Водене квалитете које могу утицати на ефикасност електролизара ПЕМ укључују пХ, укупне растворене чврсте материје (ТДС) и проводљивост. На пример, пХ вредност електролита утиче на производњу водоника и потрошње енергије ПЕМ електролизара; Доња пХ вредност може смањити укупну реакцију смањења кисеоника (реакција еволуције кисеоника: Оер), смањујући на тај начин смањење потрошње енергије, али постоји проблем разградње мембране; Други важан фактор је проводљивост, ниска проводљивост ће такође смањити целокупни потенцијал, чиме се смањују потребну енергију, а велика проводљивост ће такође оштетити мембрану; Активно превртање између реакција за смањење водоника и кисеоника такође има асиметричну и зависну дистрибуцију на пХ. Стога је потребно оптимизирати пХ вредност, вредност и проводљивост ТДС-а како би се осигурало побољшање перформанси ПЕМ електролизара. Америчко друштво за тестирање и материјале (АСТМ) препоручује да комерцијални ПЕМ електролизовари користе тип и дејонизовану воду, односно вода са укупним органским садржајем органског угљеника мањи од 50ппб, отпорност на више од 1 мΩ.цм и садржај натријума и хлорида мањи од 5 μг / л. Међутим, скоро сви водени ресурси су нечисти, што значи да пречишћавање воде за ПЕМ електролизе захтева додатне трошкове. Студија о ефекту ТДС-а на ефикасност фотонапонске ћелије показала је да је већи ниво водећих вода (0-2000ППМ), бољи принос, док је ниво ТДС-а пао на нулу, није било приноса. Слично томе, резултати студије користећи вештачку речну воду (мека вода) као електролит ПЕМ Елецтролизер показали су да су перформансе електролизара смањене због повећања концентрација калцијума и магнезијума. Учинак ћелије и механички век ПЕМ електролизара смањени су.

1. Утицај пХ вредности на производњу гаса и потрошњу енергије електролизма

1.1. Ефекат пХ вредности на производњу гаса

Као пХ вредност електролита, количина водоника и кисеоника произвела је и промене. Однос функције између количине производње водоника и кисеоника и вриједности и пХ вредности, пХ вредност мења се од 3 до 11 у редовним интервалима. Занимљиво је да иницијални резултати показују да је количина производње водоника и кисеоника произведена док се вредност пХ расте са 3 до 7, што указује да процес електролизе може бити спор у неутралном пХ. Изненађујуће је да су резултати показали да се производња водоника и кисеоника значајно повећала на пХ од 11, што указује да алкалност узора воде може допринети производњи водоника и кисеоника.

1.2 Ефекат пХ о потрошњи енергије

ПХ електролита утиче на потрошњу енергије система. ПХ утиче на проводљивост електролита, који заузврат утиче на ефикасност процеса електролизе. Обично је оптималан пХ асортиман за ПЕМ електролизере између 7 и 9. Што је виши ПХ, то је проводљивији електролит који може побољшати ефикасност процеса електролизе. Међутим, ако је пХ превисок, мембрана у електролизацији може се оштетити, што је резултирало смањеним перформансама и повећаном потрошњом енергије. С друге стране, ако је пХ пренизак, проводљивост електролита може се смањити, што резултира смањеном ефикасношћу и повећаном потрошњом енергије. Поред тога, прениска пХ може проузроковати да се мембрана осуши, што такође може да смањи перформансе и повећа потрошњу енергије. Потрошња енергије ПЕМ Елецтролизер повећава се на вредностима доње пХ. У пХ од 8, потрошња енергије је најнижа, на 45кВх / м3 Х2. Како се вредност пХ повећава или смањује, потрошња енергије почиње да се повећава.

2 Утицај укупних растворених чврстих материја (ТДС) о производњи гаса и потрошњу енергије

2.1. Ефекат ТДС-а на производњу гаса

При процену три различите концентрације ТДС-а, 300 ппм је мала концентрација, 600 ппм је средња концентрација, а 900 ппм је висока концентрација. Резултати су у складу са другим студијама. Резултати показују да се као концентрација ТДС-а повећава, производња водоника и кисеоника повећава се, што може бити катализатор за формирање водоника. Може се закључити да је производња водоника из воде повољније на вишим нивоима ТДС-а, док је производња ограничена на ниске концентрације, што указује да се не може произвести водоник на нивоу нула ТДС-а:

2.2 Ефекат ТДС-а на потрошњу енергије

Укупне растворене чврсте материје (ТДС) имају значајан утицај на потрошњу енергије Протон Електролизере (ПЕМ). ТДС се односи на концентрацију свих неорганских и органских супстанци растворених у води. Када су ове супстанце присутне у води која се користи у електролизну, они утичу на перформансе и ефикасност електролизара. ТДС у води повећава проводљивост воде, што доводи до повећања електролитичког ћелијског напона потребног за електролизу. Повећање ћелијског напона доводи до повећања потрошње енергије електролизара. Поред тога, ТДС може проузроковати скалирање електрода и мембрана, што смањује ефикасност електролизма и даље повећава потрошњу енергије. Да би ублажио утицај ТДС-а на потрошњу енергије, потребно је осигурати да се вода која се користи у Електролизацији ПЕМ-а је високе чистоће и концентрације ниске ТДС. Технологије пречишћавања воде као што су обрнута осмоза и деионизација могу се користити за уклањање ТДС-а из воде, на тај начин побољшавајући ефикасност Електролизара ПЕМ електролизатора и смањење потрошње енергије.

3. Утицај проводљивости на производњу гаса

Други кључни фактор који утиче на потрошњу енергије ПЕМ електролизера је проводљивост. Смањење преношења оверпотенцијалне потребан за анод или може смањити потражњу енергије, што се одражава у чињеници да веће вредности проводљивости такође значе веће јонске концентрације у раствору електролита. Међутим, велика проводљивост такође повећава могућност погоршања мембране и повећава енергију потребну за пумпање. Производња водоника у великој мери зависи од проводљивости, а неколико студија је показало да коришћењем различитих решења за повећање проводљивости могу се постићи различите проводљивости, чиме се повећава производња водоника.

4. Утицај различитих водених квалитета на Енергетској потрошњи Електролизне енергије ПЕМ

Морска вода, добро воде и деионизирана вода су три различите врсте воде које могу утицати на енергетске захтеве мембране протонске размене (ПЕМ). Морска вода садржи велику количину растворених соли, минерала и других контаминаната. Пошто ови контаминанти повећавају проводљивост воде, отпорност електролизара расте. Пошто је потребно више енергије за превазилажење отпора, процес електролизе се успорава. Да би се обезбедила потребна струја, потребан је већи напон који такође доводи до укупног повећања употребе енергије. Вода је обично много нижа код растворених соли и контаминаната него морске воде. Минерали и друге супстанце које могу да ометају електролизу и даље могу постојати. Тачно како композиција бушотине утиче на коришћење енергије и даље је неизвесна у одређеној мери. Енергија потребна за лечење водом је углавном мања од енергије која је потребна за лечење морске воде или деионизиране воде. Деионизирана вода је вода која је имала минералне јоне уклоњене кроз процес деионизације. Такође се назива и деионизирана вода и дестилована вода. Деионизирана вода има много ниже проводљивости од морске воде и добро воде. Стога има нижи отпор током процеса електролизе и захтева мање енергије за производњу исте струје. Коришћење деионизиране воде у ПЕМ електролизаторима може побољшати енергетску ефикасност. Деионизована вода има лошу проводљивост, која може помоћи у сачувању енергије, али не садржи јоне потребне за електрохемијске реакције у електролизри. Захтеви за квалитет воде треба пажљиво размотрити на основу специфичног дизајна и рада система ПЕМ Елецтролизер, јер су ти јони важни за одржавање перформанси и живота електролизованих компоненти.

Укратко, у ПЕМ ВОДО ЕЛЕЦТРОЛИСЕ, обично обраћамо више пажње на самом електролизору и игнорише важност БОП-а. Многи људи такође мисле да је БОП ПЕМ-а једноставнији од оног алкалног. У ствари, иако ПЕМ не захтева велики систем раздвајања гаса попут алкалине, такође је веома важно да управљате квалитетом чисте воде. Управљање квалитетом чисте воде не само да осигурава ефикасну рад, већ и помаже у повећању радника.