بهبود راندمان هیدروژن سبز توسط فناوری‌های PEMWE و MEM

هیدروژن سبز، سنگ بنای انتقال انرژی جهانی، در حال جلب توجه بی سابقه ای است، زیرا کشورها در تلاش برای کاهش کربن در صنایع هستند.الکترولیس آب غشا مبادله پروتون (PEMWE)اما این سیستم دقیقاً چگونه هیدروژن بدون انتشار را تولید می کند؟و چه چیزی باعث می شود که مجمع الکترود غشا (MEA) آنقدر مهم باشد?

PEMWE از طریق یک فرآیند الکتروشیمیک زیبا عمل می کند. هنگامی که جریان مستقیم اعمال می شود، مولکول های آب در آنود به اکسیژن، پروتون و الکترون تقسیم می شوند.پروتون ها از طریق یک غشای خاص پلیمر به کاتود مهاجرت می کنند، جایی که آنها با الکترون ها ترکیب می شوند تا گاز هیدروژن را تشکیل دهند.سطوح استثنایی خلوص(99.999٪ هیدروژن) بدون تولیدات جانبی گازهای گلخانه ای.

MEA به عنوان هسته عملکردی الکترولایزر PEM عمل می کند که شامل سه لایه دقیق مهندسی شده است:

1. لایه کاتالیزور آنود:این مولفه که با اکسید های اریدیوم یا روتنیوم طراحی شده است تا واکنش تکامل اکسیژن (OER) را بهینه کند، باید در محیط های بسیار اسیدی خوردنی مقاومت کند.
2. غشای مبادله پروتوناین موانع نازک اما ماندگار که معمولاً از پلیمرهای اسید پرفلوروسولفون ساخته شده است، هدایت پروتون را تسهیل می کند در حالی که از عبور گاز جلوگیری می کند.
3. لایه کاتالیزور کاتود:فلزات گروه پلاتین در اینجا واکنش تکاملی هیدروژن کارآمد (HER) را امکان پذیر می کنند، با طرح های پیشرفته ای که اکنون مواد نانوسازمانی را برای کاهش بار فلزات گرانبها در بر می گیرند.

پیشرفت های اخیر بر افزایش دوام و کارایی MEA متمرکز است. محققان در حال توسعه:

• کاتالیزورهای فلزات غیر قیمتیبرای کاهش هزینه های مواد
• غشای تقویت شدهبا افزودنی های سرامیکی برای طول عمر عملیاتی طولانی
• لایه های حمل و نقل متخلخل چاپ سه بعدیبرای بهبود حذف حباب گاز

این نوآوری ها به طور جمعی به کاهش هزینه های تولید هیدروژن سبز در زیر 2 دلار در کیلوگرم می پردازند - که یک آستانه حیاتی برای پذیرش گسترده در صنعت است.به عنوان سیستم های PEMWE مقیاس از مگاوات به ظرفیت گیگاوات، نقش آنها در امکان ذخیره انرژی تجدید پذیر و کاهش کاربن بخش دشوار به طور فزاینده ای مهم می شود.