W procesie elektrolizy wody w celu produkcji wodoru,Membrana wymiany protonów (PEM)elektrolizery iElektrolizery z membraną wymiany anionów (AEM)oferują różne funkcje i korzyści aplikacji. Oto przegląd ich głównych różnic:
Materiał membranowy
PEMElektrolizerywykorzystują membrany wymiany protonów, zazwyczaj wykonane z polimerów perfluorosulfonowych, takich jakProtonXlub Nafion, które przewodzą protony (H+).
Elektrolizery AEMwykorzystują membrany anionowymienne, często wykonane z polimerów z dodatnio naładowanymi grupami funkcyjnymi, takich jak polistyrenosulfonian (PSSA), polisulfonosulfonian (PSA), polieterosulfonosulfonian (PES-SA) i inne, przewodzące jony wodorotlenkowe (OH-).
Elektrolit
PEMElektrolizeryZwykle działają z czystą wodą lub rozcieńczonymi roztworami kwasów.
Elektrolizery AEMmożna stosować rozcieńczone roztwory alkaliczne lub czystą wodę, co zapewnia większą elastyczność w doborze materiałów.
Katalizatory
Elektrolizery PEMwymagają katalizatorów, które mogą wytrzymać kwaśne środowisko. Platyna (Pt) jest powszechnie stosowana do wydzielania wodoru na katodzie, podczas gdy tlenek irydu (IrO2) jest stosowany do wydzielania tlenu na anodzie.
Elektrolizery AEMmożna stosować katalizatory z metali nieszlachetnych w środowisku alkalicznym, co pomaga obniżyć koszty.
Środowisko operacyjne
Elektrolizery PEMpracują w środowisku kwaśnym, co wymaga materiałów o wysokiej odporności na kwasy i stabilności chemicznej.
Elektrolizery AEMdziałają w środowisku alkalicznym, co pozwala na wykorzystanie szerszej gamy materiałów, w tym tańszych, niekorodujących i nieszlachetnych metali.
Wydajność i koszt
Elektrolizery PEMUważa się je za wysoce wydajne ze względu na dużą gęstość prądu i zdolność do produkcji wodoru o wysokiej czystości, choć z reguły są droższe.
Elektrolizery AEMłączą korzyści finansowe elektrolizy alkalicznej z prostą wydajnością systemów PEM, oferując zalety takie jak szybki rozruch i niskie zużycie energii.
Dojrzałość technologiczna
Elektrolizery PEMsą stosunkowo dojrzałe i zostały już wprowadzone na rynek w celu produkcji wodoru i zastosowań w ogniwach paliwowych.
Elektrolizery AEMsą nadal w fazie rozwoju. Chociaż oferują niskie koszty i łatwość obsługi, potrzebne są dalsze badania w celu poprawy żywotności produktu i skalowalności produkcji wodoru.
Projektowanie systemów
Elektrolizery PEMwymagają starannego rozważenia stabilności chemicznej i wytrzymałości mechanicznej membrany wymiany protonów, a także trwałości katalizatorów z metali szlachetnych.
Elektrolizery AEMwymagają zwrócenia uwagi na przewodnictwo membrany, stabilność alkaliczną oraz dobór katalizatorów i materiałów kompatybilnych ze środowiskami alkalicznymi.
Potencjał zastosowania
Elektrolizery PEMidealnie nadają się do zastosowań wymagających wodoru o wysokiej czystości, takich jak źródła wodoru do ogniw paliwowych.
Elektrolizery AEMwykazują duży potencjał w zakresie produkcji wodoru odnawialnego na dużą skalę ze względu na niskie koszty i łatwość obsługi po zintegrowaniu z odnawialnymi źródłami energii.
Podsumowując, zarówno elektrolizery PEM, jak i AEM mają swoje unikalne mocne strony. Wybór między tymi dwiema technologiami zależy od konkretnych potrzeb aplikacji, analizy opłacalności i warunków operacyjnych. W miarę postępu badań innowacje w materiałach i projektach systemów AEM mogą otworzyć nowe możliwości rynkowe dla produkcji wodoru na dużą skalę.
