Vysokotlaká elektrolýza - High-pressure electrolysis



Vysokotlaká elektrolýza (HPE) je elektrolýza vody rozkladem vody (H2O) na kyslík (O2) a vodík plyn (H2) v důsledku průchodu elektrického proudu vodou.[1] Rozdíl oproti standardu elektrolyzér protonové výměnné membrány je stlačený vodík výstup kolem 12–20 megapascalů (120–200 barů)[2] při 70 ° C.[3] Natlakováním vodíku v elektrolyzéru je potřeba externí vodíkový kompresor je vyloučeno, průměrná spotřeba energie pro kompresi vnitřního diferenciálního tlaku je kolem 3%.[4]
Přístupy
Jelikož požadovaný kompresní výkon pro vodu je menší než pro plynný vodík, je voda čerpána na vysoký tlak,[5] v druhém přístupu diferenční tlak se používá.[6]K dispozici je také důležitost aby zásobníky elektrolyzéru byly schopny přijmout kolísavý elektrický příkon, jaký je například nalezen u obnovitelná energie.[7] To pak umožňuje schopnost pomoci vyvažování sítě a zásobárna energie.
Ultravysokotlaká elektrolýza
Ultravysokotlaká elektrolýza je vysokotlaká elektrolýza pracující při 340–690 barech (5 000–10 000 psi).[8] Při ultra vysokých tlacích je rozpustnost ve vodě a křížová permeace přes membránu H2 a O.2 ovlivňuje čistota vodíku, modifikované PEM se používají ke snížení křížové permeace v kombinaci s katalytickým H2/Ó2 rekombinátory k udržení H2 úrovně v O2 a O.2 úrovně v H2 při hodnotách kompatibilních s vodíková bezpečnost požadavky.[9][10]
Výzkum
The USA DĚLÁME je přesvědčen, že vysokotlaká elektrolýza, podporovaná probíhajícím výzkumem a vývojem, přispěje k umožnění a přijetí technologií, kde je vodík nosičem energie mezi obnovitelnými zdroji energie a spotřebiteli čisté energie.[11]
Vysokotlaká elektrolýza je zkoumána DOE pro efektivní výrobu vodíku z vody. Cílová částka v roce 2005 je 4,75 USD za gge H2 při účinnosti 64%.[10] Celkový cíl pro DOE v roce 2010 je 2,85 USD za gge H2 při účinnosti 75%.[11] Od roku 2005 poskytla DOE na výzkum celkem 1 563 882 $ financování.[10]
Mitsubishi s touto technologií pokračuje Vysokotlaký generátor vodíkové energie (HHEG) projekt.[12]
Forschungszentrum Jülich v německém Jülichu v současné době zkoumá snižování nákladů na komponenty používané při vysokém tlaku PEM elektrolýza v EKOLYSERU [13] projekt. Primárním cílem tohoto výzkumu je zlepšit výkon a čistotu plynu, snížit náklady a objem drahých materiálů a dosáhnout alternativních energetických cílů stanovených německou vládou pro rok 2050 v energetické koncepci zveřejněné v roce 2010.[14][15]
Viz také
Reference
- ^ „Vysokotlaká elektrolýza“. Archivovány od originál dne 02.05.2009. Citováno 2009-01-06.
- ^ 2001 - Vysokotlaká elektrolýza - klíčová technologie pro efektivní H.2[trvalý mrtvý odkaz ]
- ^ "Vyšetřování vodíkového kompresoru založeného na protonové výměnné membráně" (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 25. 07. 2011. Citováno 2009-04-13.
- ^ 2003-PHOEBUS, str.9 Archivováno 2009-03-27 na Wayback Machine
- ^ Predikce výroby energie pro vysokotlaký vodík vysokotlakou vodní elektrolýzou
- ^ Diferenční tlak
- ^ „Archivovaná kopie“. Archivovány od originál dne 12. 05. 2013. Citováno 2013-05-20.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
- ^ XI.13 Vysoce účinná elektrolýza s ultravysokým tlakem s přímým propojením na fotovoltaická pole (projekt fáze II) (K dispozici zde Zpřístupněno 9. 8. 2008.)
- ^ Aspekty bezpečnosti vodíku související s vysokotlakou elektrolýzou vody PEM[trvalý mrtvý odkaz ]
- ^ A b C Revize programu DOE H2 z roku 2005 Alkalická vysokotlaká elektrolýza. (K dispozici zde Zpřístupněno 9. 8. 2008.)
- ^ A b Alkalická vysokotlaká elektrolýza (K dispozici zde Zpřístupněno 9. 8. 2008.)
- ^ Mitsubishi Monitor srpen a září 2004 (k dispozici zde Zpřístupněno 9. 8. 2008.)
- ^ „Projekt Forschungszentrum Jülich EKOLYSER“. Citováno 27. května 2013.
- ^ „Das Energiekonzept der Bundesregierung 2010 und die Energiewende 2011“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 26.02.2013.
- ^ Carmo, M; Fritz D; Mergel J; Stolten D (2013). "Komplexní přehled elektrolýzy vody PEM". Journal of Hydrogen Energy. 38 (12): 4901. doi:10.1016 / j.ijhydene.2013.01.151.