لاعب جديد في سباق طاقة الهيدروجين: لماذا تحظى عملية التحلل الكهربائي الغشائي ثنائي القطب (BPED) بشعبية كبيرة؟

في ظل التحول العالمي في قطاع الطاقة، يشهد الهيدروجين فرصًا تنموية غير مسبوقة. ومن السياسات إلى أسواق رأس المال، أصبح مصطلح "الهيدروجين الأخضر" شائع الاستخدام. وفي سباق تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين، إلى جانب التقنيات المعروفة التحليل الكهربائي للماء القلوي (AWE)، التحليل الكهربائي لغشاء تبادل البروتونات (PEMEC)، ومحلل الأكسيد الصلب (SOEC)، وهما تقنيتان واعدتان للغاية وإن كانتا غير معروفتين على نطاق واسع، تظهران بهدوء.التحليل الكهربائي للغشاء ثنائي القطب (BPED).

أولاً: ما هو التحليل الكهربائي للغشاء ثنائي القطب؟

المكون الأساسي في عملية التحليل الكهربائي الغشائي ثنائي القطب هو مجموعة الأغشية. يتم ترتيب الأغشية ثنائية القطب مع أغشية التبادل الكاتيوني التقليدية (CEM) و أغشية تبادل الأنيونات يتكون نظام التحليل الكهربائي ثنائي القطب من غشاء تبادل الأنيونات (AEM) بترتيب محدد. يشكل الغشاء ثنائي القطب وغشاء تبادل الكاتيونات حجرة الحمض، ويشكل الغشاء ثنائي القطب وغشاء تبادل الأنيونات حجرة القلوي، ويشكل غشاء تبادل الكاتيونات وغشاء تبادل الأنيونات حجرة الملح. يدخل محلول الملح إلى حجرة الملح. تحت تأثير المجال الكهربائي، تهاجر الكاتيونات عبر غشاء الكاتيونات باتجاه المهبط، وتهاجر الأنيونات عبر غشاء الأنيونات باتجاه المصعد. تدخل أيونات الهيدروجين (H⁺) المتولدة من الغشاء ثنائي القطب إلى حجرة الحمض وتتحد مع الأنيونات المهاجرة لتكوين الحمض. تدخل أيونات الهيدروكسيد (OH⁻) المتولدة من الغشاء ثنائي القطب إلى حجرة القلوي وتتحد مع الكاتيونات المهاجرة لتكوين القلوي. يتناقص تركيز الملح في حجرة الملح باستمرار، حتى يتم في النهاية إزالة الملوحة؛ ثم تنتج حجرة الحمض حمضًا، وحجرة القلوي قلويًا. لا تتطلب هذه العملية أي مواد كيميائية، وتستهلك فقط الكهرباء والماء.

ثانياً: دورين أساسيين لمكتب الطاقة والكهرباء في قطاع طاقة الهيدروجين

1. تحضير محلول قلوي في التحليل الكهربائي للماء القلوي لإنتاج الهيدروجين

في التحليل الكهربائي للماء القلوي لإنتاج الهيدروجين، يُستخدم هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) عادةً كمحلول إلكتروليتي. تقليديًا، تُحضّر هذه المحاليل القلوية كيميائيًا، وهو ما لا يستهلك طاقة كبيرة فحسب، بل يُشكّل أيضًا مخاطر على السلامة أثناء النقل والتخزين. مع ذلك، يُمكن لتقنية BPED إنتاج هيدروكسيد البوتاسيوم عالي النقاء مباشرةً في الموقع من محاليل ملحية رخيصة الثمن مثل كلوريد البوتاسيوم (KCl)، مع إنتاج حمض الهيدروكلوريك المقابل كمنتج ثانوي في الوقت نفسه. وهذا يعني:

تقليل نقل المواد الكيميائية الخطرة: إن استبدال القلويات بالملح يحسن السلامة بشكل كبير؛

انخفاض تكاليف المواد الخام: الملح أرخص بكثير من القلويات المصنعة؛

تم إنجاز التحضير في الموقع: تم ربطها بالمحلل الكهربائي، لتشكيل نظام متكامل لإنتاج الهيدروجين.

2. الروابط الرئيسية في التحليل الكهربائي باستخدام غشاء تبادل البروتونات لإنتاج الهيدروجين

يُعد التحليل الكهربائي لغشاء تبادل البروتونات (PEM) من التقنيات الرئيسية لإنتاج الهيدروجين الأخضر عالي الضغط. ومع ذلك، فإنه يتطلب معايير عالية للغاية لجودة المياه، كما يجب الحفاظ على بيئة حمضية على جانب المصعد لضمان كفاءة توصيل البروتونات. في نظام إنتاج الهيدروجين بتقنية PEM، يؤدي BPED دورين رئيسيين:

تحضير الماء فائق النقاء: من خلال عملية تحلية المياه بتقنية BPED، يمكن إزالة الأيونات النزرة في الماء بكفاءة لإنتاج ماء فائق النقاء بمقاومة تبلغ 18.2 ميجا أوم·سم؛

تجديد الحمض: يتلوث الحمض الموجود على جانب المصعد في نظام PEM تدريجيًا بأيونات المعادن أثناء التشغيل. يمكن لتقنية BPED إزالة شوائب الكاتيونات بشكل انتقائي، مما يتيح إعادة تدوير الحمض وإطالة عمر المحلل الكهربائي.

ثالثًا: الخاتمة

تُعدّ المنافسة في قطاع طاقة الهيدروجين منافسةً جوهريةً بين الكفاءة والتكلفة. ويُقدّم التحليل الكهربائي الغشائي ثنائي القطب (BPED)، بقدرته الفريدة على تفكيك الماء، مساراتٍ تكنولوجيةً جديدةً في مراحل متعددة من إنتاج الهيدروجين. ولا يسعى هذا الأسلوب إلى استبدال التقنيات السائدة الحالية، بل يسدّ ثغراتٍ تعجز الطرق التقليدية عن معالجتها، مُكمّلاً إياها ومُكمّلاً لها. بالنسبة للعاملين في هذا القطاع، لا يقتصر التركيز على BPED على ملاحقة مفهومٍ مُعيّن، بل يتعداه إلى تبنّي نهجٍ أنظف وأكثر مرونةً وتكاملاً في العمليات. وفي هذه المرحلة الحاسمة من انتقال صناعة طاقة الهيدروجين من كونها "مدفوعةً بالسياسات" إلى كونها "مدفوعةً بالسوق"، تستحق كل تقنيةٍ قادرةٍ على خفض تكاليف دورة الحياة الإجمالية دراسةً جادة.

التعليمات:

1. من نحن؟
يقع مقرنا في آنهوي، الصين، وقد بدأنا العمل منذ عام 2011، ونبيع منتجاتنا إلى جنوب شرق آسيا وأمريكا الشمالية وأوروبا الشرقية وجنوب آسيا.

2. هل يمكنك تخصيص القدرة أو الجهد المقدر؟
نعم، تخصيص المنتجات أمر مقبول.

3. هل يمكن لشركتكم توفير النظام الكامل (خلايا الوقود، إنتاج الهيدروجين، تخزين الهيدروجين، نظام إمداد الهيدروجين)؟
نعم، يمكننا توفير الملحقات اللازمة وفقًا لذلك.