Короткий аналіз процесу та вартості обладнання для виробництва водню ПЕМ

Візьмемо для прикладу напівавтоматичну складальну лінію:

1) 3 особи в черзі (по 3 людини в черзі)

2) Використовуйте 30 мм нержавіючу сталь 316 як кінцеву пластину.

3) Використовуйте PPS-40GF як сполучний матеріал MEA, а для кріплення використовуйте компресійні ремені або стяжні стрижні.

1. Короткий опис процесу обробки

1) Сировина: оброблений BP, герметик, оброблений MEA тощо.

2) Обладнання: маніпулятор, конвеєрна стрічка, машина для трафаретного друку, УФ-піч, гарячий прес, гідравлічний прес, випробувальний стенд

3) Процес: BP - Герметик з друкованим способом - MEA - Герметик з друкованим способом - УФ-затвердіння - 3 ручне укладання та гаряче пресування - Пресування - Встановлення оболонки та іншого мікропрограмного забезпечення - Регулювання та тестування

2. Розрахунок вартості в різних масштабах

1. Короткий опис процесу обробки:

1) Сировина: поверхнево-загартована (азотована) котушка з нержавіючої сталі 316 (більшість із них наразі використовують титанові пластини)

2) Процес: штампування - хімічне очищення - очищення - плазмова обробка поверхні - готовий продукт

3) Обладнання: машини для штампування та штампування, штампи, печі для плазмового азотування, басейни хімічного очищення та басейни звичайного очищення.

2. Аналіз вартості електролізерів різної потужності:

1. Катод:

1) Сировина: PEM мембрана із захисним шаром, суспензія каталізатора (платина)

Примітка: наразі більшість PEM, які використовуються для виробництва водню за допомогою електролізу води, є мембранами перфторсульфонової кислоти. Процес підготовки є складним і вже давно монополізований американськими та японськими компаніями, такими як мембрани серії Chemours Nafion™, мембрани Dow XUS-B204, мембрани Asahi Glass Flemion® та Asahi Kasei. Мембрана Aciplex®-S тощо. Серед них мембрани серії Chemours Nafion™ мають такі переваги, як низький електронний імпеданс, висока протонна провідність, хороша хімічна стабільність, механічна стабільність і запобігання газопроникності. Наразі вони є найбільш часто використовуваними протонообмінними мембранами для електролітичного виробництва водню.

2) Обладнання: машина для нанесення покриття, сушильна піч, сканер, візуальний ідентифікатор (перевірка якості), конвеєрна стрічка

3) Процес виглядає наступним чином:

Матеріал котушки - покриття каталізатора - сушіння та затвердіння - перевірка якості - наступний процес

2.Анод

1) Сировина: базова мембрана (використовується для створення анодного каталітичного шару), суспензія анодного каталізатора (DSA-суміш оксиду іридію, оксиду титану тощо)

2) Обладнання: машина для нанесення покриття, сушильна піч, сканер, візуальний ідентифікатор (перевірка якості), конвеєрна стрічка

3) Процес виглядає наступним чином: (Початковою сировиною є ПЕТ та інші плівки, які беруть участь у каталітичному шарі)

Зробіть рулони плівки - покриття каталітичного шару, сушіння та затвердіння - візуальна перевірка якості системи - наступний процес

3. CCM синтезує кінцевий MEA

1) Сировина: катодний шар (з PEM мембраною та каталітичним шаром), покритий у попередньому процесі, анодний шар, оброблений у попередньому процесі (каталітичний шар, прикріплений до основної плівки)

2) Обладнання: конвеєрна стрічка, гарячий притискний ролик, сканер, система візуального розпізнавання (перевірка якості)

3) Процес виглядає наступним чином:

1. Сировина: мідь, нержавіюча сталь, молібден та інші металеві порошки (наразі доступні титановий повсть, вуглецевий повсть та інші шляхи)

2. Обладнання: пристрій для змішування порошку, обладнання для ущільнення металевого порошку, прес-форма, пристрій для спікання

3. Процес виглядає наступним чином:

Металевий порошок - перемішування та змішування - ущільнення та формування - спікання у фетр

Примітка. В даний час титановий фетр в основному використовується як анод; вуглецевий повсть в основному використовується як катод. Інша картина спеченого металевого порошку GDL виглядає наступним чином:

(a) SEM зображення GDL

(b) Мікрофотографія розміром 1 см

Катодна пластина

Анодна пластина

Каркас: каркас MEA (подібний до паливних елементів)

MEA Cell: група мембранних електродів

Ущільнення: ущільнювальні компоненти

Пористий Ti GDL: PTL або титановий повстяний дифузійний шар (GDL)

1. Джерело живлення

1) Блок живлення

2) Датчик напруги/струму постійного струму.

2. Система деіонізованої води

1) Кисневий сепаратор

2) Циркуляційний насос

3) Різні вентилі, труби і т.д.

4) Інструменти (тиск, потік, температура, провідність тощо)

5) Система контролю

3. Система сушіння виробництва водню

1) Сепаратор водню

2) Клапани, прилади (тиск, температура, витрата тощо), трубопроводи тощо.

3) Система контролю

4. Система охолодження та сушіння

1) Пластинчастий теплообмінник

2) Насос охолодження

3) Прилади, арматура, трубопроводи тощо.

4) Сухий конденсатор

5.Інші

Детектори стисненого повітря, азоту, горючих газів, системи вентиляції тощо.

Приблизна структура витрат вищевказаного ПБ виглядає наступним чином:

висновок:

Завдяки наведеним вище основним компонентам виробництва водню PEM, а також складу матеріалів і технології обробки всієї системи, а також простому аналізу витрат у різних масштабах ми можемо просто зрозуміти основний шлях до підвищення ефективності та зниження витрат на PEM в майбутньому?

Переглянути більше