PEM مقابل المحلل الكهربائي القلوي: ما هي تقنية إنتاج الهيدروجين الأكثر ملاءمة لاحتياجاتك؟

عند اختيار تقنية إنتاج الهيدروجين، يتطلب الاختيار بين مُحلِّل كهربائي بغشاء تبادل البروتون (PEM) ومُحلِّل كهربائي قلوي دراسةً شاملةً لعوامل عديدة. ستساعدك المقارنة التالية على اتخاذ القرار:

أولا: الأداء الفني

1. كثافة التيار واستهلاك الطاقة

• محلل كهربائي قلوي:تبلغ كثافة التيار عادة 0.2–0.4 أمبير/سم²، كما أن استهلاك الطاقة في النظامين متشابه.

• محلل كهربائي PEM:تصل كثافة التيار إلى 1-2 أمبير/سم²، كما أن استهلاك الطاقة في النظامين متشابه.

2. نطاق التحميل وسرعة الاستجابة

• محلل كهربائي قلوي: نطاق تعديل الحمل 40-100%، سرعة بدء وتوقف بطيئة (بدء التشغيل الساخن 1-5 دقائق، بدء التشغيل البارد 1-5 ساعات)، غير مناسب للطاقة المتقطعة مثل طاقة الرياح/الطاقة الكهروضوئية - يلزم توازن الضغط لتجنب تسرب الغاز.

• محلل كهربائي PEM: نطاق الحمل 0%–120%، بدء وإيقاف سريع (بدء التشغيل الساخن <5 ثوانٍ، بدء بارد 5-10 دقائق، مناسب جدًا لمطابقة الطاقة المتجددة المتقلبة.

2. عوامل التكلفة

1. تكلفة المعدات

• مُحلِّل كهربائي قلوي: منخفض التكلفة، ولا تحتوي أقطابه على معادن ثمينة. حصته في السوق المحلية عالية، وسعره لا يتجاوز ربع إلى سدس سعر مُحلِّل كهربائي من نوع PEM.

• مُحلِّل كهربائي PEM: تكلفة عالية (سعره في الخارج يتراوح بين 1.2 و1.5 ضعف سعر المُحلِّل القلوي، و4 إلى 6 أضعاف سعره في السوق المحلية)، نظرًا لحاجة المُحفِّز إلى معادن ثمينة مثل الإيريديوم والبلاتين. مع ذلك، يتميز المُحفِّز بأسعاره في السوق الخارجية، كما أن الإنتاج المحلي يُخفِّض التكاليف بفضل التوطين وزيادة حجم الإنتاج.

2. تكلفة التشغيل

• المحلل الكهربائي القلوي: تكلفة المعدات منخفضة، واستهلاك الطاقة مرتفع، وتحسين استهلاك الطاقة في المستقبل.

• محلل كهربائي PEM: يمكن أن يؤدي انخفاض استهلاك الطاقة إلى تقليل التكاليف، ولكن تكاليف المعدات والمعادن الثمينة تؤدي إلى زيادة تكاليف التشغيل الإجمالية، ويعتمد خفض التكلفة على زيادة كثافة التيار، مما يقلل من استخدام الإيريديوم وتوطينه.

3. سيناريوهات التطبيق

1. السيناريوهات القابلة للتطبيق باستخدام المحلل الكهربائي القلوي:

• الهيدروجين الصناعي واسع النطاق.

• السيناريوهات ذات متطلبات جودة المياه المنخفضة: يمكن استخدام المياه منزوعة الأيونات العادية، وهي مناسبة للمناطق ذات إمدادات المياه عالية النقاء المحدودة.

2. السيناريوهات القابلة للتطبيق لمحلل PEM الكهربائي:

• سيناريو اقتران الطاقة المتجددة (طاقة الرياح/الطاقة الكهروضوئية): استجابة سريعة، نطاق تحميل واسع، مناسب لإنتاج الهيدروجين الموزع خارج الشبكة (مثل الجزر ومناطق التعدين).

• سيناريو الهيدروجين عالي النقاء (مثل محطة تزويد الهيدروجين): إنتاج الهيدروجين عالي النقاء بشكل مباشر دون فصل إضافي.

رابعًا: الاتجاهات المستقبلية

• المحلل الكهربائي القلوي: يركز على تقليل استهلاك الطاقة (ترقية الأغشية/الحفازات) وتحسين كثافة التيار لتحسين أداء التكلفة بشكل أكبر.

• محلل كهربائي PEM: من خلال الاختراقات التكنولوجية (تقليل استخدام المعادن الثمينة) والتوطين وخفض التكاليف عن طريق توسيع النطاق، فمن المتوقع أن تتوسع حصة السوق بعد خفض التكاليف.

ملخص

• اختيار المحلل الكهربائي القلوي: إذا كان الطلب هو إنتاج الهيدروجين على نطاق واسع بتكلفة منخفضة، فيجب أخذ نقاء مصدر المياه في الاعتبار.

• اختر جهاز التحليل الكهربائي PEM: إذا كنت تركز على الاستجابة السريعة، والتكيف مع تقلبات الطاقة المتجددة، والسعي للحصول على الهيدروجين عالي النقاء، ويمكنك قبول استثمار أولي أعلى.