أنواع مختلفة من المحلل الكهربائي للهيدروجين ووظائفها

المنحل بالكهرباء الهيدروجين هي الأجهزة التي تستخدم الكهرباء لتحليل الماء (H2O) إلى الهيدروجين (H2) والأكسجين (O2) من خلال عملية تسمى التحليل الكهربائي. هناك عدة أنواع من المنحلول الكهربائية للهيدروجين ، ولكل منها تقنيات مختلفة وظروف تشغيل وتطبيقات.

الأنواع الرئيسية هي:

1. القلوية الكهربائية (alk)

(1) التكنولوجيا: يستخدم محلول قلوي (عادةً هيدروكسيد البوتاسيوم ، KOH) ككهرباء.

(2) درجة حرارة التشغيل: 70-90 درجة مئوية.

الكفاءة الكهربائية: 60-70 ٪.

(3) المزايا: التكنولوجيا الناضجة والراسخة ، وتكلفة أقل مقارنة مع الأنواع الأخرى ، دائمة وطويلة الأمد.

(4) العيوب: كفاءة أقل مقارنة بالتقنيات الأحدث. استجابة أبطأ لإدخال الطاقة المتغير (أقل ملاءمة لتكامل الطاقة المتجددة).

(5) التطبيقات: إنتاج الهيدروجين الصناعي على نطاق واسع ، وإنتاج الأمونيا ، والتكرير.

2. بروتون تبادل الغشاء electrolyzer (PEM)

(1) التكنولوجيا: يستخدم بالكهرباء البوليمر الصلبة (غشاء تبادل البروتون) والماء النقي.

(2) درجة حرارة التشغيل: 50-80 درجة مئوية.

(3) الكفاءة: 70-80 ٪.

(4) المزايا: عالية الكفاءة والضغط. الاستجابة السريعة لإدخال الطاقة المتغير (مثالي لتكامل الطاقة المتجددة). ناتج الهيدروجين عالي النقاء.

(5) العيوب: تكلفة أعلى بسبب المواد باهظة الثمن (على سبيل المثال ، محفزات البلاتين). عمر أقصر مقارنة بالكهرباء القلوية.

(6) التطبيقات: إنتاج الهيدروجين الصغير إلى المتوسط ، وتخزين الطاقة المتجددة ، ومركبات خلايا الوقود.

3.

(1) التكنولوجيا: يستخدم بالكهرباء الخزفية التي تجري أيونات الأكسجين في درجات حرارة عالية.

(2) درجة حرارة التشغيل: 700-1000 درجة مئوية.

(3) الكفاءة: 80-90 ٪ (مع استرداد الحرارة).

(4) المزايا: أعلى كفاءة بسبب تشغيل درجة الحرارة العالية. يمكن استخدام حرارة النفايات من العمليات الصناعية. لا حاجة للمحفزات باهظة الثمن.

(5) العيب: يتطلب درجات حرارة عالية التشغيل ، مما يؤدي إلى أوقات بدء أبطأ. التحديات مع المتانة واستقرار المواد في درجات حرارة عالية.

(6) التطبيقات: إنتاج الهيدروجين الصناعي على نطاق واسع ، إنتاج الوقود الاصطناعي ، التكامل مع العمليات الصناعية عالية الحرارة.

4. أنيون تبادل الغشاء electrolyzer (AEM)

(1) التكنولوجيا: يستخدم غشاء تبادل أنيون والكهرباء القلوية.

(2) درجة حرارة التشغيل: 60-80 درجة مئوية.

(3) الكفاءة: 60-70 ٪.

(4) المزايا: يجمع بين مزايا القلويات و PEM المنحلي (التكلفة المنخفضة ، الكفاءة المعتدلة). يمكن استخدام المحفزات المعدنية غير الواضحة.

(5) العيوب: لا تزال في مرحلة التطوير ، مع توفر تجاري محدود. انخفاض المتانة مقارنة مع PEM والكهرباء القلوية.

(6) التطبيقات: التكنولوجيا الناشئة مع إمكانية إنتاج الهيدروجين الصغير إلى المتوسط.

ملخص وظيفي:

1. القلوية الكهربائية: الأنسب مناسبة لإنتاج الهيدروجين على نطاق واسع وفعال من حيث التكلفة.

2. PEM Electrolyzer: مثالي لتكامل الطاقة المتجددة ومتطلبات الهيدروجين عالية النقاء.

3. الكهربيون أكسيد الصلب: مناسبة للتطبيقات الصناعية عالية الكفاءة ذات درجة الحرارة العالية.

4. AEM Electrolyzer: التكنولوجيا الناشئة مع إمكانية إنتاج الهيدروجين الفعال من حيث التكلفة والمعتدل.

كل نوع من أنواع الإلكتروليزر له مزايا وقيوده الخاصة ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات المختلفة بناءً على عوامل مثل المقياس والتكلفة والكفاءة والتكامل مع مصادر الطاقة المتجددة.