PEM 소개
PEM 수전해기는 PEM을 사용하여 양성자를 전도하고 전극의 양쪽에서 가스를 분리하여 강알칼리성 액체 전해질을 사용하는 AWE와 관련된 단점을 방지합니다. PEM 수전해 전지는 PEM을 전해질로, 순수한 물을 반응물로 취합니다. 또한 PEM은 수소 투과성이 낮고 높은 수소 순도를 생성합니다. 수증기만 제거하면 됩니다. 전해조는 제로 간격 구조와 낮은 저항 저항을 채택하여 전해 공정의 전체 효율을 크게 향상시키고 부피를 더 작게 만듭니다. 압력 제어 범위가 크고 수소 출력 압력이 몇 mpa에 도달할 수 있으며 재생 에너지 입력의 급격한 변화에 적응할 수 있습니다. 따라서 물 수소 생산의 PEM 전기 분해는 유망한 녹색 수소 생산 기술 경로입니다.
또한 PEM 가수분해에 의한 수소 생산의 병목 현상은 비용과 수명이라는 점에 유의해야 합니다. 전해조 원가는 양극판이 약 48%, 막전극이 약 10%를 차지한다. PEM의 현재 국제 고급 수준은 2 A·cm -- 2@2 V의 단일 전지 성능, 2~3 mg/cm2의 총 백금 촉매 부하, 6×104 ~8×104 h의 안정적인 작동 시간입니다. , 수소 생산 비용은 수소 kg당 약 $3.7입니다. PEM 전해조의 원가절감 연구는 촉매와 PEM 재료를 기반으로 하는 막전극, 기체확산층, 양극판 등의 핵심부품에 초점을 맞추고 있다.
양극판과 유동장은 전해조 비용의 큰 부분을 차지하므로 양극판 비용을 줄이는 것이 전해조 비용을 제어하는 열쇠입니다. PEM 전해조에서 양극의 가혹한 작동 조건에서 양극판의 부식은 금속 이온의 침출로 이어져 PEM을 오염시킵니다. 따라서 바이폴라 플레이트의 일반적인 보호는 표면에 부식 방지 코팅을 준비하는 것입니다. Lettenmeier et al.
부식을 방지하기 위해 스테인레스 스틸 바이폴라 플레이트에 진공 플라즈마 분사하여 Ti 층을 준비한 다음 Ti 산화로 인한 전도도 감소를 방지하기 위해 마그네트론 스퍼터링으로 Pt 층을 준비했습니다. 추가 연구에 따르면 Pt 코팅을 더 저렴한 Nb 코팅으로 교체하여 유사한 전지 성능을 유지할 수 있으며 전지가 1{2}}00시간 이상 안정적으로 작동할 수 있음을 보여주었습니다. 테네시 대학교 연구팀은 적층가공 기술을 이용해 양극 양극판에 두께 1mm의 스테인리스강 소재의 유동장을 생성하고, 그 위에 0.15mm 두께의 순기체확산층을 증착했다. 단일 셀의 캐소드 임피던스는 매우 작고 셀의 성능은 최대 2A·cm-- 2@1.715V이지만 안정성을 향상시키기 위해서는 여전히 표면이 필요합니다. 또한 오크리지 국립연구소, 한국과학기술연구원 등 여러 기관에서도 PEM 전해전지용 바이폴라 플레이트 개발을 잇따라 진행하고 있다.
현재 가장 많이 사용되는 전극재료는티타늄 섬유 펠트, 그것은 좋은 저항과 내식성을 가지고 있습니다.
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