jak to funguje?
jako palivové články se elektrolyzéry skládají z anody a katody oddělené elektrolytem. Různé elektrolyzéry fungují mírně odlišnými způsoby, zejména kvůli odlišnému typu zapojeného elektrolytového materiálu.
elektrolyzéry elektrolytové membrány polymeru
v elektrolyzéru polymerní elektrolytové membrány (PEM) je elektrolyt pevným speciálním plastovým materiálem.
- voda reaguje na anodě za vzniku kyslíku a kladně nabitých vodíkových iontů (protonů).,
- elektrony protékají vnějším obvodem a vodíkové ionty se selektivně pohybují přes PEM ke katodě.
- na katodě se vodíkové ionty kombinují s elektrony z vnějšího obvodu a vytvářejí vodíkový plyn. Anodové Reakce: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e – Katoda Reakce: 4H+ + 4e- → 2H2
Alkalické Electrolyzers
Alkalické electrolyzers provozovat přes dopravní hydroxidových iontů (OH -), který prošel elektrolytem od katody k anodě se vodík je generován na straně katody., Elektrolyzéry používající kapalný alkalický roztok hydroxidu sodného nebo draselného jako elektrolyt jsou komerčně dostupné po mnoho let. Novější přístupy používající pevné alkalické výměnné membrány, protože elektrolyt vykazuje slib na laboratorní stupnici.
Solid Oxide Electrolyzers
Solid oxide electrolyzers, které používají pevný keramický materiál jako elektrolyt, který selektivně provádí záporně nabité ionty kyslíku (O2-) za zvýšené teploty, generování vodíku v mírně odlišným způsobem.,
- voda na katodě se kombinuje s elektrony z vnějšího obvodu za vzniku vodíkového plynu a záporně nabitých kyslíkových iontů.
- kyslíkové ionty procházejí pevnou keramickou membránou a reagují na anodě za vzniku kyslíkového plynu a generují elektrony pro vnější obvod.
Solid oxide electrolyzers musí pracovat na teploty dostatečně vysoké pro pevný oxid membránách, aby správně fungovaly (asi 700°-800°C, ve srovnání s PEM electrolyzers, které fungují na 70°-90°C, a komerční alkalické electrolyzers, které fungují na 100°-150°C)., Solid oxide electrolyzers může efektivně využít teplo k dispozici na těchto zvýšených teplotách (z různých zdrojů, včetně jaderné energie) snížit množství elektrické energie potřebné k výrobě vodíku z vody.
proč se tato cesta zvažuje?
vodík vyrobený elektrolýzou může mít za následek nulové emise skleníkových plynů v závislosti na zdroji použité elektřiny., Zdroj požadované elektřiny—včetně jeho nákladů a účinnosti, jakož i emisí pocházejících z výroby elektřiny—musí být zohledněna při vyhodnocení přínosů a ekonomické životaschopnosti výrobu vodíku prostřednictvím elektrolýzy. V mnoha oblastech země, dnes je power grid není ideální pro poskytování elektřiny potřebné pro elektrolýzu, protože skleníkovými plyny, a požadované množství paliva v důsledku nízké účinnosti výroby elektřiny procesu., Výroba vodíku prostřednictvím elektrolýzy je sledována pro obnovitelné zdroje (vítr) a možnosti jaderné energie. Tyto cesty mají za následek prakticky nulové emise skleníkových plynů a kritéria znečišťujících látek.
potenciál pro synergii s výrobou energie z obnovitelných zdrojů
výroba vodíku elektrolýzou může nabídnout příležitosti pro synergii s proměnnou výrobou energie, která je charakteristická pro některé technologie obnovitelné energie. Například, i když náklady na větrnou energii stále klesají, vlastní variabilita větru je překážkou účinného využívání větrné energie., Výroba vodíkového paliva a elektrické energie by mohla být integrována ve větrné farmě, což umožňuje flexibilitu při přesunu výroby tak, aby co nejlépe odpovídala dostupnosti zdrojů s provozními potřebami systému a tržními faktory. Také v době nadměrné výroby elektřiny z větrných elektráren je možné namísto omezení elektřiny, jak se běžně provádí, použít tuto přebytečnou elektřinu k výrobě vodíku elektrolýzou.
je důležité si uvědomit…,
- Dnes je elektřina ze sítě není ideální zdroj elektrické energie pro elektrolýzu, protože většina elektrické energie je generována pomocí technologií, které vedou k emisím skleníkových plynů a jsou energeticky náročné. Výroba elektřiny využívající technologie obnovitelné nebo jaderné energie, buď oddělené od sítě, nebo jako rostoucí část směsi rozvodné sítě, je možnou možností, jak překonat tato omezení výroby vodíku elektrolýzou.
- USA, Ministerstvo Energetiky a jiní pokračovat v úsilí snížit náklady na obnovitelné zdroje založené na výrobě elektřiny a rozvíjet účinnější na bázi uhlí na výrobu elektřiny se zachycování, využití a skladování. Například Výroba elektřiny na bázi větru rychle roste ve Spojených státech a na celém světě.
Výzkum se Zaměřuje Na Překonávání Problémů
- Snižuje kapitálové náklady na jednotku elektrolyzéru a rovnováhy systému, a zlepšení energetické účinnosti přeměny elektřiny na vodík.,
- integrace komprese do elektrolyzéru, aby se zabránilo nákladům na samostatný vodíkový kompresor potřebný ke zvýšení tlaku pro skladování vodíku.
