Elettrolizzatore a membrana a scambio protonico (PEM)

I nostri sistemi di tubazioni in materiale polimerico sono progettati per supportare il funzionamento efficiente degli elettrolizzatori a membrana a scambio protonico (PEM) attraverso:

• Resistenza chimica: i tubi in materiale polimerico sono altamente resistenti agli effetti corrosivi degli ambienti acidi o basici in cui operano gli elettrolizzatori PEM.
• Mantenimento della purezza: impediscono la contaminazione dell'acqua ultrapura utilizzata negli elettrolizzatori PEM, garantendo prestazioni costanti e proteggendo l'integrità dell'elettrolizzatore.
• Flessibilità e durata: i tubi in materiale polimerico, come quelli realizzati in polipropilene (PP) o in polivinilidenfluoruro (PVDF), sono leggeri, flessibili e durevoli, facilitando l'installazione e l'affidabilità a lungo termine nella gestione dell'acqua e dei gas di elevata purezza coinvolti nel processo di elettrolisi.
• Ridotto rischio di contaminazione: le loro superfici interne lisce aiutano a ridurre il rischio di contaminazione da particelle o sostanze chimiche che potrebbero influenzare le prestazioni dell'elettrolizzatore PEM.

Forniamo soluzioni di tubazioni affidabili, resistenti alla corrosione e chimicamente compatibili, e le nostre tubazioni in materiale polimerico migliorano l'efficienza e la longevità degli elettrolizzatori PEM.

L'elettrolizzatore a membrana a scambio protonico (PEM) costituisce un'apparecchiatura avanzata progettata per la generazione di idrogeno attraverso il processo di elettrolisi dell'acqua. In questo metodo, l'acqua (H2O) viene separata in idrogeno (H2) e ossigeno (O2) con l'applicazione di elettricità. La caratteristica distintiva dell'elettrolizzatore PEM risiede nell'uso di un elettrolita polimerico solido, o membrana a scambio protonico, che facilita la conduzione dei protoni (ioni di idrogeno con carica positiva) dall'anodo al catodo e impedisce il flusso di elettroni. Questo processo genera idrogeno gassoso puro al catodo e ossigeno gassoso all'anodo.

È particolarmente indicato per le applicazioni che richiedono la produzione di idrogeno puro, in particolare nel campo delle celle a combustibile per l'accumulo di energia, il trasporto e l'utilizzo industriale.

Le prestazioni e la longevità degli elettrolizzatori a membrana a scambio protonico (PEM) dipendono dalla qualità dell'acqua utilizzata che viene introdotta. Livelli elevati di carbonio organico totale (TOC*) possono compromettere i catalizzatori e la membrana, riducendo potenzialmente la durata operativa e aumentando così il costo dell'idrogeno.

È essenziale dare priorità all'uso di materiali di alta qualità come il PP-H e implementare metodi di purificazione avanzati per ridurre al minimo il rischio di impurità. Livelli elevati di TOC* nell'approvvigionamento idrico possono portare alla generazione di sottoprodotti indesiderati durante il processo di elettrolisi. Questi sottoprodotti possono contribuire alla degradazione del materiale e a una riduzione dell'efficienza operativa. 1

Pertanto, è fondamentale selezionare materiali resistenti alla degradazione chimica e alla lisciviazione per salvaguardare l'integrità del sistema elettrolizzatore.

1. Hans Becker et al. (Articolo di Rassegna) Sustainable Energy Fuels, 2023, 7, 1565-1603. DOI: 10.1039/D2SE01517J, Impatto delle impurità sull'elettrolisi dell'acqua: una rassegna - Sustainable Energy & Fuels (RSC Publishing) DOI:10.1039/D2SE01517J

*Definizione di TOC: Il Carbonio Organico Totale (TOC) misura la quantità di carbonio organico presente nell'acqua, rappresentando la concentrazione totale di molecole organiche che possono potenzialmente contaminare il sistema. È un parametro critico nella valutazione della purezza dell'acqua, specialmente in applicazioni come l'elettrolisi PEM, dove le impurità possono influenzare significativamente l'efficienza e la longevità del sistema.

La purificazione dell'acqua può essere un importante fattore di costo nella produzione di idrogeno verde. Ad esempio, la purificazione dell'acqua deionizzata può rappresentare fino al 22% del costo totale del bilancio dell'impianto (BoP) di un sistema PEM WE da 1 MW. Questo costo rimane relativamente stabile indipendentemente dalle dimensioni del sistema o dal tasso di produzione, rendendolo fondamentale per scalare la produzione di idrogeno. La purezza dell'acqua è essenziale per gli elettrolizzatori, poiché le impurità degradano la membrana e il catalizzatore negli elettrolizzatori PEM, riducendo l'efficienza e aumentando i costi e, in ultima analisi, riducendo la durata di vita dello stack. 1

I produttori OEM devono affrontare sfide quali garantire una purezza costante dell'acqua, gestire i costi dei sistemi di purificazione dell'acqua e mitigare l'impatto delle impurità sulle prestazioni e sulla durata dell'elettrolizzatore. Queste sfide richiedono tecnologie di purificazione dell'acqua robuste e materiali in grado di mantenere elevati livelli di purezza..

Polimeri come il polipropilene omopolimero (PP-H) e il polivinilidenfluoruro (PVDF) sono utilizzati per l'acqua ultrapura perché sono altamente resistenti alla corrosione. Non rilasciano impurità nell'acqua, assicurando che la purezza dell'acqua rimanga elevata. Inoltre, sono durevoli e possono sopportare le condizioni difficili del sistema elettrolizzatore.

1. Hans Becker et al. (Articolo di Rassegna) Sustainable Energy Fuels, 2023, 7, 1565-1603. DOI: 10.1039/D2SE01517J, Impatto delle impurità sull'elettrolisi dell'acqua: una rassegna - Sustainable Energy & Fuels (RSC Publishing) DOI:10.1039/D2SE01517J
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