PEMWE i MEM Tech zwiększają efektywność produkcji zielonego wodoru

Zielony wodór, kamień węgielny globalnej transformacji energetycznej, zyskuje bezprecedensową uwagę, ponieważ narody dążą do dekarbonizacji przemysłu. W sercu tej rewolucji leży elektroliza wody z membraną protonową (PEMWE) , technologia ceniona za wysoką gęstość prądu i szybkie reakcje. Ale w jaki sposób ten system wytwarza wodór bez emisji i co sprawia, że jego zespół elektrod membranowych (MEA) jest tak krytyczny?

PEMWE działa w oparciu o elegancki proces elektrochemiczny. Po przyłożeniu prądu stałego cząsteczki wody rozszczepiają się na anodzie na tlen, protony i elektrony. Protony migrują przez specjalną membranę polimerową do katody, gdzie łączą się z elektronami, tworząc gazowy wodór. Ta metoda osiąga wyjątkowy poziom czystości (99,999% wodoru) bez produktów ubocznych gazów cieplarnianych.

MEA służy jako funkcjonalny rdzeń elektrolizerów PEM, składający się z trzech precyzyjnie zaprojektowanych warstw:

1. Warstwa katalityczna anody: Zaprojektowana z tlenków irydu lub rutenu w celu optymalizacji reakcji ewolucji tlenu (OER), ten komponent musi wytrzymać wysoce korozyjne środowiska kwaśne.
2. Membrana wymiany protonów: Zazwyczaj wykonana z polimerów kwasu perfluorosulfonowego, ta cienka, ale trwała bariera ułatwia przewodzenie protonów, jednocześnie zapobiegając przenikaniu gazu.
3. Warstwa katalityczna katody: Metale z grupy platynowców umożliwiają tutaj wydajną reakcję ewolucji wodoru (HER), a zaawansowane projekty obejmują obecnie materiały nanostrukturalne w celu zmniejszenia obciążenia metalami szlachetnymi.

Ostatnie postępy koncentrują się na zwiększeniu trwałości i wydajności MEA. Naukowcy opracowują:

• Katalizatory bez metali szlachetnych w celu obniżenia kosztów materiałowych
• Wzmocnione membrany z dodatkami ceramicznymi dla wydłużenia okresu eksploatacji
• Drukowane w 3D porowate warstwy transportowe w celu poprawy usuwania pęcherzyków gazu

Te innowacje wspólnie mają na celu obniżenie kosztów produkcji zielonego wodoru poniżej 2 USD/kg - progu uważanego za kluczowy dla szerokiego zastosowania przemysłowego. W miarę jak systemy PEMWE przechodzą od megawatów do gigawatów mocy, ich rola w umożliwianiu magazynowania energii odnawialnej i dekarbonizacji sektorów trudnych do ograniczenia staje się coraz bardziej kluczowa.