PEM (Proton Exchange Membrane) vee elektrolüüsVesinikutootmise tehnoloogial on palju eeliseid, sealhulgas suur töövoolutihedus, kohanemisvõime taastuvenergia kõikumisega ja kompaktne struktuur. Need omadused muudavad selle sobivaks suuremahuliseks industrialiseerimiseks. Edukaks laiaulatuslikuks arendamiseks on aga ülioluline mitte ainult tegeleda peamiste tehniliste väljakutsetega, vaid arvestada ka majanduslike aspektidega.
Minu riigi vesinikuenergiatööstuse arendamise keskpika ja pikaajaline plaan (2021-2035) rõhutab vajadust suurendada vesiniku tootmise muundamise efektiivsust taastuvatest energiaallikatest ja suurendada vesiniku tootmist ühiku kohta. Lisaks on olulised läbimurded vesinikuenergia infrastruktuuriga seotud põhitehnoloogiates.
Teadus- ja Tehnoloogiaministeeriumi "14. viie aasta plaan" riiklikus võtmetähtsusega teadus- ja arenduskavas "Vesinikuenergia tehnoloogia" (2022) sisaldab mitmeid PEM vee elektrolüüsi vesiniku tootmisega seotud teemasid. Need teemad hõlmavad megavatise mastaabiga prootonivahetusmembraani elektrolüüsitehnoloogiat, kõrgsurve vesiniku elektrolüüsi vee elektrolüüsi jaoks ning vesiniku tootmiseks prootonivahetusmembraani vee elektrolüüsi kaudu vajalike süsteemitehnoloogiate uurimist ja arendamist.
Elektrolüsaator, PEM vee elektrolüüsi vesiniku tootmissüsteemi põhikomponent, mõjutab oluliselt üldist jõudlust. Praegused tootearenduse jõupingutused keskenduvad peamiselt vesiniku tootmise ulatusele ja maksumusele.
Praegu on vaid vähestel kodumaistel tootjatel võime toota PEM-elektrolüüsiseadmeid ja veelgi vähem suudab välja töötada suuremahulisi PEM-vesiniku tootmissüsteeme. Sellest tulenevalt eelistavad mitmed suuremahulised PEM-i veeelektrolüüsi vesiniku tootmisprojektid välismaiste ettevõtete seadmeid.
Nimelt on mõned kodumaised ettevõtted ja uurimisinstituudid saavutanud PEM-vesiniku tootmissüsteemide väljatöötamise, mille vesiniku tootmisskaala on 200 Nm3/h.
Kodumaine PEM-elektrolüüsivee vesiniku tootmistööstus on siiski turustamise algusjärgus. Võrreldes valitseva leeliselise vee vesiniku tootmismeetodiga, on PEM vesiniku tootmise peamiseks väljakutseks selle maksumus.
Üks tööstusharu juht ütles: "Kogu tarneahel peab tulevikus kulude vähendamiseks koostööd tegema. Konkurentsivõime tagamiseks tuleb PEM-elektrolüüsivee vesiniku tootmise kulusid vähendada 15-2 korrani leeliselise vee vesiniku tootmiskulusid. tootmine rohelisest vesinikust."
Praegu on vee elektrolüüsi vesiniku tootmise tarneahel ebapiisav. Põhikomponendid, nagu bipolaarsed plaadid, katalüsaatorid, prootonivahetusmembraanid ja gaasi difusioonikihid, kujutavad endast väljakutseid kulupiirangute tõttu. Kuigi paljud kodumaised rohelise vesiniku projektid kasutavad PEM-i elektrolüüsi vesiniku tootmistehnoloogiat, on seda teed järgivate projektide arv piiratud.
Kogu PEM-i vee elektrolüüsi vesiniku tootmise tarneahelas on prootonivahetusmembraan kõige olulisem takistus.
Tööstusharu esindaja sõnul on erinevalt kütuseelementidest vee elektrolüüsil põhineva vesiniku tootmiseks peamiselt kasutatavad prootonmembraanid 115 ja 117 homogeenset membraani paksusega 150-200 mikronit. See paksus on suhteliselt kõrgem (8-10 mikronit) võrreldes kütuseelemendi prootonmembraanidega, mille tulemuseks on suurem paisumiskiirus ja potentsiaalne deformatsioon katmise ajal. Seetõttu on elektrolüütilise vesimembraani katmisseadmete jaoks vaja spetsiaalset disaini ja kütuseelemendi membraanielektroode ei saa sel eesmärgil otseselt kasutada.
Titaankiust viltalatesTopTiTech
