Proton Exchange Membrane (PEM) Elektrolyseur

GF Piping Systems' polymerrørsystemer er designet til at støtte effektiv drift af Proton Exchange Membrane (PEM) elektrolysers gennem:

• Kemisk resistens: Polymerrørene er meget modstandsdygtige over for de korrosive virkninger af de sure eller basale miljøer, som PEM elektrolysers opererer i.
• Renhedsopretholdelse: De forhindrer forurening af det ultrarene vand, der anvendes i PEM elektrolysers, hvilket sikrer konsekvent ydeevne og beskytter elektrosystemets integritet.
• Fleksibilitet og holdbarhed: Polymerrør, såsom dem lavet af polypropylen (PP) eller Polyvinylidenfluorid (PVDF), er lette, fleksible og holdbare, hvilket letter nemmere installation og langvarig pålidelighed i håndteringen af det højrenomurerede vand og gasser, der er involveret i elektrolyseprocessen.
• Reduceret forureningsrisiko: Deres glatte indre overflader hjælper med at minimere risikoen for partikulær eller kemisk forurening, der kan påvirke ydeevnen af PEM elektrolysers.

Ved at levere pålidelige, korrosionsbestandige og kemisk kompatible rørløsninger forbedrer GF Piping Systems' polymerrør effektiviteten og levetiden for PEM elektrolysers.

Proton Exchange Membrane (PEM) elektrolyse er et avanceret anordning designet til at generere brint gennem electrolyse af vand. I denne metode opdeles vand (H2O) i brint (H2) og ilt (O2) ved anvendelse af elektricitet. Den karakteristiske funktion ved PEM elektrolyseuren ligger i brugen af en fast polymer elektrolyt, eller Proton Exchange Membrane, som muliggør ledning af protoner (positivt ladede brintioner) fra anoden til katoden, mens elektron strømmen hindres. Denne proces genererer ren brintgas ved katoden og iltgas ved anoden.

Den er særligt velegnet til applikationer, der kræver produktion af ren brint, især inden for brændselsceller til energilagring, transport og industriel anvendelse.

Ydelsen og levetiden for Proton Exchange Membrane (PEM) elektrolysers afhænger af kvaliteten af det vand, der benyttes. Forhøjede niveauer af Total Organic Carbon (TOC*) kan kompromittere katalysatorerne og membranen, hvilket potentielt reducerer den operationelle levetid og dermed stiger omkostningerne ved brint.

Det er essentielt at prioritere brugen af materialer af høj kvalitet, såsom PP-H, og implementere avancerede renseremetoder for at minimere risikoen for urenheder. Forhøjede TOC* niveauer i vandforsyningen kan resultere i dannelsen af uønskede biprodukter under elektrolyseprocessen. Disse biprodukter kan bidrage til materialedegeneration og en reduktion i operationel effektivitet. 1

Derfor er det vigtigt at vælge materialer, der er modstandsdygtige over for kemisk degradering og udvaskning for at beskytte elektrolysesystemets integritet.

1. Hans Becker et al. (Review Article) Sustainable Energy Fuels, 2023, 7, 1565-1603. DOI: 10.1039/D2SE01517J, Impact of impurities on water electrolysis: a review - Sustainable Energy & Fuels (RSC Publishing) DOI:10.1039/D2SE01517J

*Definition af TOC: Total Organic Carbon (TOC) måler mængden af organisk kulstof til stede i vand, der repræsenterer den samlede koncentration af organiske molekyler, der potentielt kan forurene systemet. Det er en kritisk parameter ved vurdering af vandrensning, især i applikationer som PEM elektrolyse, hvor urenheder markant kan påvirke systemets effektivitet og levetid.

Vandrensning kan være en betydelig omkostningsfaktor i produktionen af grøn brint. For eksempel kan oprensning af deioniseret vand udgøre op til 22% af de samlede anlægsomkostninger (BoP) ved et 1 MW PEM WE-system. Denne omkostning forbliver relativt stabil uanset størrelsen på systemet eller produktionshastighed, hvilket gør det nøgle til at skalere brintproduktionen. Vandrensning er afgørende for elektrolysers, da urenheder degraderer membranen og katalysatoren i PEM elektrolysers, hvilket reducerer effektiviteten og øger omkostningerne, hvilket i sidste ende forkorter stackens levetid. 1

OEM-producenter står over for udfordringer såsom at sikre konsistent vandrensning, håndtere omkostningerne ved vandrensningssystemer og mindske virkningen af urenheder på elektrolysets ydeevne og levetid. Disse udfordringer kræver robuste vandrensningsteknologier og materialer, der kan opretholde høje renheds niveauer.

Polymerer såsom Polypropylen Homopolymer (PP-H) og Polyvinylidenfluorid (PVDF) anvendes til ultrarent vand, fordi de er meget modstandsdygtige over for korrosion. De udvasker ikke urenheder ind i vandet, så renheden af vandet forbliver høj. Yderligere er de holdbare og kan modstå de barske betingelser inden for elektrolysesystemet.

1. Hans Becker et al. (Review Article) Sustainable Energy Fuels, 2023, 7, 1565-1603. DOI: 10.1039/D2SE01517J, Impact of impurities on water electrolysis: a review - Sustainable Energy & Fuels (RSC Publishing) DOI:10.1039/D2SE01517J
(fri adgang)