Miten se toimii?
polttokennojen tapaan elektrolysaattorit koostuvat anodista ja elektrolyytin erottamasta katodista. Eri elektrolysaattorit toimivat hieman eri tavoin, pääasiassa erilaisten elektrolyyttimateriaalien vuoksi.
Polymeeri Elektrolyytti Kalvo Electrolyzers
polymeeri elektrolyytti kalvo (PEM) elektrolyysilaitteeseen, elektrolyytti on kiinteä erikoisuus muovia.
- vesi reagoi anodilla muodostaen happea ja positiivisesti varautuneita vetyioneja (protoneja).,
- elektronit virtaavat läpi ulkoiseen piiriin ja vety-ioneja valikoivasti liikkua PEM katodi.
- katodissa vetyionit yhdistyvät ulkoisen piirin elektronien kanssa muodostaen vetykaasua. Anodi Reaktio: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e – Katodi Reaktio: 4H+ + 4e- → 2H2
Emäksinen Electrolyzers
Emäksinen electrolyzers toimivat kautta liikenne-ja hydroksidi-ioneja (OH-) kautta elektrolyytti päässä katodi anodi kanssa vetyä syntyy katodi puolella., Elektrolysaattorit, jotka käyttävät nestemäistä emäksistä natrium-tai kaliumhydroksidiliuosta elektrolyyttinä, ovat olleet kaupallisesti saatavilla jo vuosia. Uudemmat lähestymistavat, joissa käytetään kiinteitä emäksisiä vaihtokalvoja elektrolyytin osoittaessa lupauksia laboratorioasteikolla.
Solid Oxide Electrolyzers
Solid oxide electrolyzers, joka käyttää kiinteää keraamista materiaalia, kuten elektrolyytti, että valikoivasti tekee negatiivisesti varautuneet happi-ioneista (O2-) korkeissa lämpötiloissa, tuottaa vetyä hieman eri tavalla.,
- katodissa oleva vesi yhdistyy ulkoisen piirin elektronien kanssa muodostaen vetykaasua ja negatiivisesti varautuneita happi-ioneja.
- happi-ionit kulkevat kiinteän keraamisen kalvon läpi ja reagoivat anodissa muodostaen happikaasua ja tuottavat elektroneja ulkoiselle piirille.
Solid oxide electrolyzers on toimittava lämpötila on riittävän korkea kiinteä oksidi kalvot toimiakseen kunnolla (noin 700°-800°C, verrattuna PEM electrolyzers, jotka toimivat 70°-90°C, ja kaupallinen emäksinen electrolyzers, jotka toimivat 100°-150°C)., Solid oxide electrolyzers voi tehokkaasti käyttää lämpöä saatavilla näissä korkeissa lämpötiloissa (eri lähteistä, mukaan lukien ydinenergia) vähentää sähköenergian tarve tuottaa vetyä vedestä.
miksi tätä reittiä harkitaan?
elektrolyysin avulla tuotettu vety voi johtaa kasvihuonekaasupäästöjen nollaan käytetyn sähkön lähteestä riippuen., Lähde tarvitaan sähkön—mukaan lukien sen kustannukset ja tehokkuus, sekä päästöjä, jotka johtuvat sähköntuotannon ja—on otettava huomioon, kun arvioidaan hyödyt ja taloudellinen kannattavuus vedyn tuotanto elektrolyysin kautta. Monilla alueilla maan, tänään sähköverkkoon ei ole ihanteellinen tarjoaa sähköä tarvitaan elektrolyysi, koska kasvihuonekaasuja vapautuu ja polttoaineen määrän tarpeen, koska alhainen tehokkuus sähkön sukupolven prosessi., Elektrolyysin kautta tapahtuvaa vedyntuotantoa harjoitetaan uusiutuvien (tuuli) ja ydinenergian vaihtoehtojen osalta. Nämä reitit johtavat käytännössä nollaan kasvihuonekaasupäästöihin ja aiheuttavat saastepäästöjä.
Mahdollisia yhteisvaikutuksia uusiutuvan energian sähköntuotanto
Vedyn tuotanto elektrolyysin kautta voi tarjota mahdollisuuksia synergian vaihteleva sähköntuotanto, joka on ominaista joitakin uusiutuvan energian teknologioita. Vaikka esimerkiksi tuulivoiman kustannukset ovat edelleen laskeneet, Tuulen luontainen vaihtelu on esteenä tuulivoiman tehokkaalle käytölle., Vetypolttoaine ja sähköntuotanto voitaisiin integroida tuulipuistoon, mikä mahdollistaisi joustavuuden siirtää tuotantoa vastaamaan resurssien saatavuutta parhaiten järjestelmän operatiivisiin tarpeisiin ja markkinatekijöihin. Myös, aikoina ylimääräistä sähköntuotantoa, tuulivoimaloita, sen sijaan, että rajoitetaan sähkö-kuten yleisesti tehdään, se on mahdollista käyttää tätä ylimääräistä sähköä tuottaa vetyä läpi elektrolyysin.
on tärkeää huomata…,
- Tänään on verkkoon sähköä ei ole ihanteellinen lähde sähköä elektrolyysi, koska suurin osa sähköstä on tuotettu käyttämällä teknologiaa, joka aiheutuu kasvihuonekaasupäästöjä ja energiaa. Sähköntuotannossa käytetään uusiutuvia, tai ydinvoimaa teknologioita, joko erillään verkkoon, tai kuten kasvava osa grid mix, on mahdollista mahdollisuus voittaa nämä rajoitukset vedyn tuotanto elektrolyysin kautta.
- The U. S., Energiaministeriö ja muut jatkavat pyrkimyksiään alentaa uusiutuviin energialähteisiin perustuvan sähköntuotannon kustannuksia ja kehittää tehokkaampaa hiilipohjaista sähköntuotantoa hiilidioksidin talteenotolla, hyödyntämisellä ja varastoinnilla. Esimerkiksi tuulivoimalla tuotettu sähkö kasvaa nopeasti Yhdysvalloissa ja maailmanlaajuisesti.
Tutkimus Keskittyy Voittamaan Haasteet
- Vähentää pääomakustannukset elektrolyysilaite yksikkö ja järjestelmän tasapainoa, ja parantaa energiatehokkuutta muuntaa sähköä vedystä.,
- Integrointi puristus osaksi elektrolyysilaite, jotta vältetään kustannukset, erillinen vedyn kompressori tarvitaan lisää paineita vedyn varastointi.
