Proton Exchange Membrane (PEM) Elektrolyseur

De kunststof leidingsystemen van GF Piping Systems zijn ontworpen om de efficiënte werking van Proton Exchange Membrane (PEM) elektrolyseurs te ondersteunen door:

• Schoonheidsbestendigheid: De kunststof leidingen zijn zeer bestendig tegen de corrosieve effecten van de zure of basische omgevingen waarin PEM elektrolyseurs functioneren.
• Zuiverheidsonderhoud: Ze voorkomen besmetting van het ultra-pure water dat in PEM elektrolyseurs wordt gebruikt, wat zorgt voor consistente prestaties en de integriteit van de elektrolyseur beschermt.
• Flexibiliteit en duurzaamheid: Kunststof leidingen, zoals die van polypropeen (PP) of Polyvinylidenfluoride (PVDF), zijn licht, flexibel en duurzaam, wat de installatie vergemakkelijkt en langdurige betrouwbaarheid biedt bij het verwerken van het hoogzuivere water en de gassen die betrokken zijn bij het elektrolyseproces.
• Verlaagd besmettingsrisico: Hun gladde binnenoppervlakken helpen het risico op deeltjes- of chemische besmetting te minimaliseren die de prestaties van de PEM elektrolyseur zou kunnen beïnvloeden.

Door betrouwbare, corrosieweerbare en chemisch compatibele leidingsoplossingen te bieden, verbeteren de kunststof leidingen van GF Piping Systems de efficiëntie en levensduur van PEM elektrolyseurs.

De Proton Exchange Membrane (PEM) elektrolyseur is een geavanceerd apparaat dat is ontworpen voor de productie van waterstof door middel van water-elektrolyse. In deze methode wordt water (H2O) gescheiden in waterstof (H2) en zuurstof (O2) met behulp van elektriciteit. De karakteristieke eigenschap van de PEM elektrolyseur ligt in het gebruik van een vaste polymeer elektrode, of het Proton Exchange Membrane, dat de geleiding van protonen (positief geladen waterstofionen) van de anode naar de kathode vergemakkelijkt, terwijl de elektronenstroom wordt tegengehouden. Dit proces genereert puur waterstofgas aan de kathode en zuurstofgas aan de anode.

Hij is bijzonder goed geschikt voor toepassingen die de productie van pure waterstof vereisen, met name op het gebied van brandstofcellen voor energieopslag, transport en industriële toepassingen.

De prestaties en levensduur van Proton Exchange Membrane (PEM) elektrolyseurs zijn afhankelijk van de kwaliteit van het water dat wordt aangevoerd. Verhoogde niveaus van Totaal Organisch Koolstof (TOC*) kunnen de katalysatoren en het membraan in gevaar brengen, wat de operationele levensduur kan verminderen en daardoor de kosten van waterstof kan verhogen.

Het is essentieel om prioriteit te geven aan het gebruik van materialen van topkwaliteit, zoals PP-H, en om geavanceerde zuiveringstechnieken in te voeren om het risico van onzuiverheden te minimaliseren. Verhoogde TOC*-niveaus in de watervoorziening kunnen leiden tot de opbouw van ongewenste bijproducten tijdens het elektrolyseproces. Deze bijproducten kunnen bijdragen aan materiaalschade en een vermindering van de operationele efficiëntie. 1

Daarom is het van vitaal belang om materialen te selecteren die bestand zijn tegen chemische veroudering en uitloogrisico om de integriteit van het elektrolysesysteem te waarborgen.

1. Hans Becker et al. (Review Artikel) Duurzame Energie Brandstoffen, 2023, 7, 1565-1603. DOI: 10.1039/D2SE01517J, Impact van onzuiverheden op water-elektrolyse: een overzicht - Duurzame Energie & Brandstoffen (RSC Publishing) DOI:10.1039/D2SE01517J

*Definitie van TOC: Totaal Organisch Koolstof (TOC) meet de hoeveelheid organisch koolstof die aanwezig is in water en vertegenwoordigt de totale concentratie van organische moleculen die potentieel het systeem kunnen verontreinigen. Het is een kritische parameter bij het beoordelen van de zuiverheid van water, vooral in toepassingen zoals PEM-elektrolyse, waar onzuiverheden de efficiëntie en levensduur van het systeem aanzienlijk kunnen beïnvloeden.

Waterzuivering kan een significante kostenfactor zijn bij de productie van groene waterstof. Bijvoorbeeld, gedemineraliseerde waterzuivering kan tot 22% bedragen van de totale balans van de installatie (BoP) kosten van een 1 MW PEM WE-systeem. Deze kosten blijven relatief stabiel, ongeacht de grootte van het systeem of het productietempo, waardoor het essentieel is voor het opschalen van waterstofproductie. Waterzuiverheid is essentieel voor elektrolyseurs, omdat onzuiverheden het membraan en de katalysator in PEM elektrolyseurs degraderen, de efficiëntie verminderen en de kosten verhogen, wat uiteindelijk de levensduur van de stapel verkort. 1

OEM-fabrikanten worden geconfronteerd met uitdagingen zoals het waarborgen van consistente waterzuiverheid, het beheersen van de kosten van waterzuiveringssystemen en het mitigeren van de impact van onzuiverheden op de prestaties en levensduur van de elektrolyseur. Deze uitdagingen vereisen robuuste waterzuiveringstechnologieën en materialen die hoge zuiverheidsniveaus kunnen handhaven.

Kunststoffen zoals Polypropeen Homopolymeer (PP-H) en Polyvinylideenfluoride (PVDF) worden gebruikt voor het ultrapure water omdat ze zeer corrosiebestendig zijn. Ze lozen geen onzuiverheden in het water, wat zorgt voor een hoge zuiverheid van het water. Bovendien zijn ze duurzaam en kunnen ze de zware omstandigheden binnen het elektrolysesysteem weerstaan.

1. Hans Becker et al. (Review Artikel) Duurzame Energie Brandstoffen, 2023, 7, 1565-1603. DOI: 10.1039/D2SE01517J, Impact van onzuiverheden op water-elektrolyse: een overzicht - Duurzame Energie & Brandstoffen (RSC Publishing) DOI:10.1039/D2SE01517J
(vrije toegang)