양성자 교환막 Pem 전기분해

 

1. 컴팩트한 디자인

1.5~3A/cm² 범위의 높은 작동 전류 밀도와 1m 미만의 코어 탱크 면적 두께, 스키드 장착형 통합 보조 제어 시스템을 특징으로 하는 이 전해조는 최적의 기능을 유지하면서 작은 설치 공간을 보장합니다.

2. 효율성 향상

DC 전력 소비량이 지속적으로 4.3kWh/Nm3 미만이고 열 효율이 75%를 초과하며 국제적으로 인정받는 우수성 PEM 멤브레인 전극을 활용하는 이 전해조는 우수한 효율 표준을 제공합니다.

3. 다양한 확장성

호환 가능한 조립 프로그램으로 설계되고 다양한 탱크 매개변수를 수용하도록 맞춤화된 이 전해조는 강력한 확장성을 제공합니다. 스키드 장착형 플랫폼 통합으로 다양한 운영 요구 사항에 대한 적응성이 더욱 향상됩니다.

4. 신속한 반응성

단 5초의 핫 스타트 기간과 300초 미만의 콜드 스타트 ​​기간을 갖춘 신속한 스타트업 기능과 5%~120% 범위의 적응 가능한 부하 변동을 갖춘 이 전해조는 신속한 응답 시간과 안정적인 성능을 보장합니다.

5. 타협할 수 없는 안전성

자체 개발한 이중 와이어 씰링 설계 프로그램을 통합하고 다중 가스 센서 모니터링 및 경보 인터록 기능을 갖추고 압력, 온도 매개변수 및 수소 생산 회로 로직을 세심하게 제어하는 ​​이 전해조는 항상 매우 안전한 작동을 보장합니다.

 

 

이 PEM 전해조는 200Nm의 놀라운 수소 생산 능력을 자랑합니다.³/h(셀당)로 대규모 산업 애플리케이션에 이상적으로 적합하며 청정 전력 솔루션의 통합을 확실하게 지원합니다.

1. 에너지 소비 감소

탁월한 생산성 외에도 이 전해조는 에너지 효율성을 최우선으로 생각합니다. DC 전력 소비율이 4.3kWh/Nm에 불과합니다.³, 이는 기존 전해조보다 성능이 훨씬 뛰어나 생산 비용을 낮추고 지속 가능한 관행에 대한 헌신의 모범이 됩니다.

2. 수소 순도 향상

정제 전 수소 순도는 99.9%를 넘어 정제 후 99.999%를 넘어섰다. 이러한 높은 순도 수준은 연료 전지 응용 분야 및 기타 다양한 산업 분야에 필수적입니다.

3. 일관된 운영 매개변수

3.1 최적의 작동 압력:3.0 MPa의 안정적인 압력에서 작동하면 수소 출력이 이 압력 요구 사항과 일치하여 다양한 작동 요구 사항을 충족하고 추가 가압의 필요성을 줄여 비용을 절감할 수 있습니다.

3.2 안정적인 작동 온도:작동 온도가 70±5도로 설정된 이 전해조는 다양한 작동 조건에서 탁월한 안정성과 적응성을 보장합니다.

4. 넓은 전력 변동 허용 오차

5% ~ 110% 범위의 전력 조정 범위를 갖춘 이 전해조는 전원 공급 장치의 상당한 변동 중에도 효과적으로 작동할 수 있어 다양한 에너지 입력에도 불구하고 일관된 성능을 보장합니다.

6. 신속한 스타트업 기술

단축된 핫 스타트 및 콜드 스타트 ​​기간: 콜드 스타트는 5분 미만으로 소요되어 생산 중단 시간을 최소화하고, 핫 스타트는 단 5초만 소요되어 효율적인 운영을 위해 장비 성능을 신속하게 최적화합니다.

 

이름	매개변수
수소생산능력(Nm3/h)	200
피크수소생산능력(Nm3/h)	240
DC 소비전력(kWh/Nm3)	4.3 이하
수소 순도(정제 전)	99.9% 이상
전해조 인클로저 – W x D x H(m)	0.8x0.6x1.5
사용압력(MPa)	3 . 0
작동 온도(도)	70±5
주변 온도(도)	5~40
소비전력 범위	5-1 2 0 %
콜드 스타트 ​​시간(분)	5 이하
핫 스타트 시간(초)	5
서비스 수명(년)	5 이상
전해질	H2O
분리 장치
정격 산소 처리 용량	100Nm3/h
산소 순도(정격 작동 조건)	>99.8%(0.2 MPa);>98.5%(3MPa)
산소출구온도(도)	70±5
정화 장치
수소 순도(정제 후)	99.999% 이상
수소의 이슬점	-70도
수소 출구 온도	상온

 

 

1. 재생에너지원을 통한 녹색수소 생산

대규모 풍력발전, 태양광발전, 풍력-태양광 보완발전사업 등을 활용해 그린수소 생산을 촉진하는 시스템이다. 그 목적은 잉여 전력을 수소로 전환하여 재생 가능 에너지의 축소를 완화하고 이를 통해 지속 가능한 에너지 관행을 촉진하는 것입니다.

2. 운송 솔루션

작은 설치 공간과 높은 효율성을 갖춘 이 기술은 연료전지 전기자동차(FCEV)용 수소 충전소에 적용됩니다. 신속하고 지속 가능한 수소 연료 공급을 보장함으로써 FCEV 채택을 가속화하고 청정 운송 이니셔티브의 발전에 기여합니다.

3. 실험실 및 연구 응용

고순도 수소를 공급하도록 설계된 이 시스템은 실험실 환경에 적합하며, 수소 생산 기술에 대한 연구를 촉진하고 수소 연료 전지 성능을 평가할 수 있습니다.

 

PEM 소개 및 장점

수소 생산을 위한 양성자 교환막(PEM) 물 전기분해 기술은 양성자 전도성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하며, 알칼리 액체가 포함되지 않습니다. 전해조의 분리기는 양성자 교환막으로 구성됩니다. PEM 물 전해조에서는 산소가 배출되는 양극에서 물이 산소(O2), 전자(e-), 수소이온(H+)으로 분해됩니다. 전자는 외부 회로를 통해 음극으로 흐르고 양성자는 양성자 교환막을 통해 음극으로 흐릅니다. 음극에서는 수소 이온이 전자와 결합하여 수소 가스(H2)를 형성합니다.

 

ALK 전해조와 비교하여 PEM 전해조는 큰 전류 밀도, 높은 수소 순도, 빠른 응답 속도, 풍력 및 태양 에너지 저장 기술과의 통합 적응성이 우수합니다. 그러나 PEM 전해조에 필요한 높은 산성 및 산화성 작동 환경으로 인해 Ir, Pt 및 Ti와 같은 귀금속 재료에 대한 의존도가 높아져 현재 PEM 전해 장비의 가격이 높아집니다.

 

PEM의 구조 및 비용:

PEM 물 전해조는 내부에서 외부로 양성자 교환막, 촉매층, 가스 확산층, 양극판으로 구성됩니다. 막전극접합체(MEA)는 기체 확산층, 촉매층, 양성자 교환막으로 구성되며, 여기서 대부분의 물질 전달과 전기화학 반응은 물 전해조 전체에서 일어난다.

 

현재 대부분의 PEM 전해조에서 양성자 교환에 사용되는 막은 퍼플루오로술폰산 양성자 교환막입니다. 막전극의 특성과 구조는 PEM 전해조의 성능 및 수명과 직접적인 관련이 있다.

 

전체 시스템의 핵심 구성요소인 전해조는 시스템 비용의 45%를 투자하는데, 이 중 바이폴라 플레이트가 스택 비용의 50% 이상을 차지하고, 멤브레인 전극이 약 1/4을 차지한다. 귀금속 비용은 시스템 비용의 약 10%를 차지합니다. PEM 전해조의 추가 확장에 따른 병목 현상은 귀금속의 높은 비용뿐만 아니라 공급 가능 여부에 따라 결정될 수 있습니다. 따라서 귀금속의 사용을 최소화하거나 대체재료를 모색하는 것이 필요하다.

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