في عملية التحليل الكهربائي للماء لإنتاج الهيدروجين،غشاء تبادل البروتون (بيم)المحللات الكهربائية وأجهزة التحليل الكهربائي بغشاء التبادل الأنيوني (إيم)تقدم ميزات وفوائد تطبيقية مميزة. فيما يلي نظرة عامة على الاختلافات الرئيسية بينهما:
مادة الغشاء
بيمالمحللات الكهربائيةاستخدم أغشية تبادل البروتون، المصنوعة عادةً من بوليمرات مشبعة بالفلور سلفونيك مثلبروتون إكسأو النافيون، الذي يوصل البروتونات (H+).
أجهزة التحليل الكهربائي إيماستخدام أغشية تبادل الأنيونات، المصنوعة غالبًا من البوليمرات ذات المجموعات الوظيفية المشحونة إيجابيا، مثل بوليسترين سلفونات (بي إس إس إيه)، وبولي سلفون سلفونات (إعلان الخدمة العامة)، وبولي إيثر سلفون سلفونات (بيس-جنوب أفريقيا)، وغيرها، موصلة لأيونات الهيدروكسيد (أوه-).
المنحل بالكهرباء
بيمالمحللات الكهربائيةتعمل عادة بالماء النقي أو المحاليل الحمضية المخففة.
أجهزة التحليل الكهربائي إيميمكن استخدام المحاليل القلوية المخففة أو الماء النقي، مما يوفر مرونة أكبر في اختيار المواد.
المحفزات
أجهزة التحليل الكهربائي لـ بيمتتطلب هذه المواد محفزات يمكنها تحمل البيئات الحمضية. يستخدم البلاتين (نقطة) عادة لتكوين الهيدروجين عند الكاثود، بينما يستخدم أكسيد الإيريديوم (ثاني أكسيد الإيريديوم) لتكوين الأكسجين عند الأنود.
أجهزة التحليل الكهربائي إيميمكن استخدام محفزات المعادن غير الثمينة في البيئات القلوية، مما يساعد على خفض التكاليف.
بيئة التشغيل
أجهزة التحليل الكهربائي لـ بيمتعمل في ظروف حمضية، مما يتطلب مواد ذات مقاومة عالية للأحماض والاستقرار الكيميائي.
أجهزة التحليل الكهربائي إيميمكن للبطاريات أن تعمل بشكل أفضل في البيئات القلوية، مما يتيح استخدام مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك المعادن الأقل تكلفة وغير المسببة للتآكل وغير الثمينة.
الكفاءة والتكلفة
أجهزة التحليل الكهربائي لـ بيمتعتبر عالية الكفاءة بسبب كثافتها الحالية العالية وقدرتها على إنتاج الهيدروجين عالي النقاء، على الرغم من أنها تميل إلى أن تكون أكثر تكلفة.
أجهزة التحليل الكهربائي إيمالجمع بين فوائد التكلفة للتحليل الكهربائي القلوي مع الكفاءة البسيطة لأنظمة بيم، مما يوفر مزايا مثل بدء التشغيل السريع وانخفاض استهلاك الطاقة.
نضج التكنولوجيا
أجهزة التحليل الكهربائي لـ بيموهي ناضجة نسبيًا وتم تسويقها بالفعل لإنتاج الهيدروجين وتطبيقات خلايا الوقود.
أجهزة التحليل الكهربائي إيملا تزال هذه المنتجات في مرحلة التطوير. ورغم أنها منخفضة التكلفة وسهلة التشغيل، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحسين عمر المنتج وقابليته للتطوير لإنتاج الهيدروجين.
تصميم النظام
أجهزة التحليل الكهربائي لـ بيمتتطلب هذه العملية دراسة متأنية للاستقرار الكيميائي والقوة الميكانيكية لغشاء تبادل البروتون، فضلاً عن متانة محفزات المعادن الثمينة.
أجهزة التحليل الكهربائي إيمتتطلب الاهتمام بموصلية الغشاء، والاستقرار القلوي، واختيار المحفزات والمواد المتوافقة مع البيئات القلوية.
إمكانية التطبيق
أجهزة التحليل الكهربائي لـ بيموهي مثالية للتطبيقات التي تتطلب الهيدروجين عالي النقاء، مثل مصادر الهيدروجين لخلايا الوقود.
أجهزة التحليل الكهربائي إيمتظهر إمكانات كبيرة في إنتاج الهيدروجين المتجدد على نطاق واسع بسبب تكلفتها المنخفضة وسهولة تشغيلها عند دمجها مع مصادر الطاقة المتجددة.
باختصار، تتمتع كل من أجهزة التحليل الكهربائي بيم وAEM بنقاط قوة فريدة. ويعتمد الاختيار بين التقنيتين على احتياجات التطبيق المحددة، وتحليل كفاءة التكلفة، وظروف التشغيل. ومع تقدم الأبحاث، قد تفتح الابتكارات في مواد إيم وتصميمات الأنظمة فرصًا جديدة للسوق لإنتاج الهيدروجين على نطاق واسع.
