Éifeacht cháilíocht an uisce ar fheidhmíocht leictrilítí PEM

I measc foinsí fuinnimh in -athnuaite, tá táirgeadh hidrigine trí leictrealú an -tuar dóchais inti mar gheall ar a phoitéinseal mar mheán stórála fuinnimh.Membrane Malartaithe Proton (PEM)Tá sé ar cheann de na teicneolaíochtaí príomhshrutha do tháirgeadh hidrigine trí leictrealú mar gheall ar a bhuntáistí amhail ardéifeachtúlacht, dlús mór reatha, raon teochta íseal, agus luas freagartha tapa. An chuid is mó den taighde ar tháirgeadh hidrigine agLeictrealú pemDíríonn sé ar léiriú táirgthe hidrigine ag leictrealú PEM, ar fhorbairt catalaígh nua, agus ar fhorbairt nuascannán malartaithe prótóinleictrilítí. Mar sin féin, is dúshlán é an leas iomlán a bhaint as an gcóras agus an t -uisce beatha. Dá bhrí sin, imscrúdaíonn an staidéar seo an tionchar a bhíonn ag cáilíocht an uisce ar thomhaltas fuinnimhLeictrilítí pem, ag díriú ar sholaid tuaslagtha iomlána (TDS), pH uisce, agus seoltacht (ar ndóigh, is minic a théann na trí fhachtóir seo i bhfeidhm ar a chéile).

Éifeachtúlacht agus tomhaltas fuinnimhLeictrilítí pemag brath ar chaighdeán an uisce tionchair. Rinne an staidéar seo bailíochtú ar thrí pharaiméadar a théann i bhfeidhm ar airíonna uisce: pH (3, 7, 9), solaid tuaslagtha iomlána (TDS) (300ppm, 600ppm, 900ppm), agus seoltacht (seoltacht: 30ms/cm, 70ms/cm, 100ms/cm) chun an próiseas hidrigine táirgthe a thuiscint agus a uasmhéadú chun úsáid a bhaint as hidrigin a úsáid ag baint úsáide as hidrigin a úsáid ag úsáid agus barrfheabhsú a dhéanamh ar úsáid hidrigine agus éLeictrilítí pem. Léirigh na torthaí go raibh tionchar suntasach ag pH, solaid tuaslagtha iomlána, agus seoltacht ar an méid hidrigine a tháirgtear, agus socraíodh an leibhéal is fearr de gach athróg trí thástáil fhairsing.

Is é an prionsabal oibre atá ag leictrilíteoirí PEM ná uisce a dheighilt go leictriceimiceach in ocsaigin agus i hidrigin ag a leictreoidí faoi seach. Ós rud é gurb é an t -uisce an meán chun hidrigin a tháirgeadh, d'fhéadfadh a cháilíocht difear a dhéanamh do thorthaí an phróisis leictrealaithe. I measc na gcáilíochtaí uisce a d'fhéadfadh difear a dhéanamh d'éifeachtúlacht leictrilíteoirí PEM tá pH, solaid tuaslagtha iomlána (TDS), agus seoltacht. Mar shampla, bíonn tionchar ag luach pH an leictrilít ar tháirgeadh hidrigine agus ar ídiú fuinnimh an leictrilíteora PEM; Is féidir le luach pH níos ísle an t -imoibriú foriomlán laghdaithe ocsaigine (imoibriú éabhlóid ocsaigine a laghdú: oer) poitéinseal, rud a laghdaíonn ídiú fuinnimh, ach tá fadhb ann maidir le díghrádú membrane; Fachtóir tábhachtach eile is ea seoltacht, laghdóidh seoltacht íseal an poitéinseal foriomlán, rud a laghdóidh an fuinneamh riachtanach, agus déanfaidh seoltacht ard damáiste don scannán freisin; Tá dáileadh neamhshiméadrach agus spleách ar pH ag an ró -phoitéinseal gníomhach idir imoibrithe laghdaithe hidrigine agus ocsaigine. Dá bhrí sin, is gá an luach pH, ​​luach TDS agus seoltacht a bharrfheabhsú chun a chinntiú go bhfeabhsófaí feidhmíocht an leictrilíteora PEM. Molann an Cumann Meiriceánach um Thástáil agus Ábhair (ASTM) go n -úsáideann leictrilíteoirí PEM tráchtála uisce de chineál I, is é sin, uisce le cion carbóin orgánach iomlán de níos lú ná 50ppb, friotachas de níos mó ná 1 MΩ.cm, agus ábhar sóidiam agus clóiríd de níos lú ná 5µg/L. Mar sin féin, tá beagnach gach acmhainn uisce neamhdhíobhálach, rud a chiallaíonn go dteastaíonn costais bhreise ó íonú uisce do leictrilíteoirí PEM. Léirigh staidéar ar éifeacht TDS ar éifeachtúlacht na gcillíní fótavoltacha go bhfuil an toradh is airde ar leibhéal an uisce TDS (0-2000ppm), agus nuair a thit an leibhéal TDS go nialas, ní raibh aon toradh ann. Ar an gcaoi chéanna, léirigh torthaí staidéir ag baint úsáide as uisce abhann saorga (uisce bog) mar leictrilít leictrilítí PEM gur tháinig laghdú ar fheidhmíocht an leictrilítir mar gheall ar an méadú ar chomhchruinnithe ian cailciam agus maignéisiam. Laghdaíodh feidhmíocht na gceall agus saol meicniúil an leictrilíteora PEM.

1. An éifeacht a bhíonn ag luach pH ar tháirgeadh gáis agus ar ídiú fuinnimh leictrilíteora

1.1. An éifeacht a bhíonn ag luach pH ar tháirgeadh gáis

De réir mar a athraíonn luach pH an leictrilít, athraíonn méid an hidrigine agus an ocsaigine a tháirgtear freisin. An gaol feidhme idir an méid hidrigine agus ocsaigine a tháirgtear agus an luach ama agus pH, athraíonn an luach pH ó 3 go 11 go rialta. Is díol spéise é go dtaispeánann na torthaí tosaigh go laghdaítear an méid hidrigine agus ocsaigine de réir mar a ardaíonn an luach pH ó 3 go 7, rud a léiríonn go bhféadfadh an próiseas leictrealú a bheith mall ag pH neodrach. Go hiontach, léirigh na torthaí gur mhéadaigh táirgeadh hidrigine agus ocsaigine go suntasach ag pH de 11, ag léiriú go bhféadfadh alcaileacht an tsampla uisce cur le táirgeadh hidrigine agus ocsaigine.

1.2 Éifeacht pH ar thomhaltas fuinnimh

Bíonn tionchar ag pH an leictrilít ar ídiú fuinnimh an chórais. Bíonn tionchar ag an pH ar sheoltacht an leictrilít, rud a théann i bhfeidhm ar éifeachtúlacht an phróisis leictrealú. Go hiondúil, is é an raon pH is fearr le haghaidh leictrilíteoirí PEM idir 7 agus 9. Dá airde an pH, is ea is mó a sheoltar an leictrilít, ar féidir leis éifeachtúlacht an phróisis leictrealú a fheabhsú. Mar sin féin, má tá an pH ró -ard, is féidir damáiste a dhéanamh don scannán sa leictrilíteas, agus mar thoradh air sin laghdaítear feidhmíocht agus tomhaltas fuinnimh méadaithe. Ar an láimh eile, má tá an pH ró -íseal, d'fhéadfadh seoltacht an leictrilít laghdú, agus mar thoradh air sin laghdaítear éifeachtúlacht agus ídiú fuinnimh méadaithe. Ina theannta sin, is féidir le pH ró -íseal a bheith ina chúis leis an scannán a thriomú, rud a fhéadann feidhmíocht a laghdú agus ídiú fuinnimh a mhéadú. Méadaíonn tomhaltas fuinnimh an leictrilítí PEM ag luachanna pH níos ísle. Ag pH de 8, is é an tomhaltas fuinnimh an ceann is ísle, ag 45kWh/m3 H2. De réir mar a mhéadaíonn nó a laghdaíonn an luach pH, ​​tosaíonn an tomhaltas fuinnimh ag méadú.

2. Éifeacht na solaid tuaslagtha iomlána (TDS) ar tháirgeadh gáis agus ídiú fuinnimh

2.1. Éifeacht TDS ar tháirgeadh gáis

Agus trí thiúchan TDS éagsúla á meas, is tiúchan íseal é 300 ppm, is tiúchan meánach é 600 ppm, agus is tiúchan ard é 900 ppm. Tá na torthaí ag teacht le staidéir eile. Taispeánann na torthaí, de réir mar a mhéadaíonn an tiúchan TDS, go méadaíonn táirgeadh hidrigine agus ocsaigine, a d'fhéadfadh a bheith ina chatalaíoch chun hidrigin a fhoirmiú. Is féidir a thabhairt i gcrích go bhfuil táirgeadh hidrigine ó uisce níos fabhraí ag leibhéil TDS níos airde, agus go bhfuil an táirgeadh teoranta ag tiúchan íseal, rud a léiríonn nach féidir aon hidrigin a tháirgeadh ag leibhéil nialas TDS:

2.2 Éifeacht TDS maidir le Tomhaltas Fuinnimh

Bíonn tionchar suntasach ag na solaid tuaslagtha iomlána (TDS) ar ídiú fuinnimh leictrilíteoirí prótóin (PEM). Tagraíonn TDS do thiúchan na substaintí neamhorgánacha agus orgánacha go léir a thuaslagadh in uisce. Nuair a bhíonn na substaintí seo i láthair san uisce a úsáidtear sa leictrilíteas, bíonn tionchar acu ar fheidhmíocht agus ar éifeachtúlacht an leictrilítir. Méadaíonn TDS in uisce seoltacht an uisce, as a dtagann méadú ar an voltas cille leictrealaíoch a theastaíonn le haghaidh leictrealú. Mar thoradh ar an méadú ar voltas na gceall tá méadú ar ídiú fuinnimh an leictrilítir. Ina theannta sin, is féidir le TDS na leictreoidí agus na seicní a scálú, rud a laghdaíonn éifeachtúlacht an leictrilítir agus a mhéadaíonn níos mó ídiú fuinnimh. D'fhonn tionchar TDS ar ídiú fuinnimh a mhaolú, is gá a chinntiú go bhfuil an t -uisce a úsáidtear sa leictrilíteas PEM ar íonacht ard agus tiúchan íseal TDS. Is féidir teicneolaíochtaí cóireála uisce amhail osmosis droim ar ais agus dí -ianú a úsáid chun TDS a bhaint as uisce, rud a fheabhsaíonn éifeachtúlacht leictrilíteoirí PEM agus a ídiú fuinnimh a laghdú.

3. Éifeacht seoltachta ar tháirgeadh gáis

Príomhfhachtóir eile a théann i bhfeidhm ar ídiú fuinnimh leictrilíteoirí PEM ná seoltacht. Is féidir le laghdú an ró -phoitíosach a theastaíonn le haghaidh anóid an t -éileamh fuinnimh a laghdú, rud a léirítear sa bhfíric go gciallaíonn luachanna seoltachta níos airde tiúchan ian níos airde sa tuaslagán leictrilít. Mar sin féin, méadaíonn seoltacht ard an seans go dtarlódh meath membrane agus méadaíonn sé an fuinneamh a theastaíonn le haghaidh caidéalaithe. Braitheann táirgeadh hidrigine go mór ar sheoltacht, agus léirigh roinnt staidéar gur féidir seoltacht dhifriúil a bhaint amach trí réitigh dhifriúla a úsáid chun seoltacht a mhéadú, rud a mhéadaíonn táirgeadh hidrigine.

4. Éifeacht na gcáilíochtaí éagsúla uisce ar ídiú fuinnimh leictrilítí PEM

Is éard atá i gceist le huisce mara, uisce go maith, agus uisce dí -ianaithe ná trí chineál éagsúla uisce a d'fhéadfadh difear a dhéanamh do riachtanais fuinnimh leictrilíteora prótóin (PEM). Tá cuid mhór salainn tuaslagtha, mianraí, agus ábhair shalaithe eile san uisce mara. Toisc go méadaíonn na salaithe seo seoltacht an uisce, méadaíonn friotaíocht an leictrilítir. Toisc go bhfuil gá le níos mó fuinnimh chun an fhriotaíocht a shárú, moillíonn an próiseas leictrealú. D'fhonn an sruth riachtanach a sholáthar, teastaíonn voltas níos airde, rud a fhágann go bhfuil méadú foriomlán ar úsáid fuinnimh. De ghnáth bíonn uisce i bhfad níos ísle i salainn agus ábhar salaithe tuaslagtha ná uisce mara. D'fhéadfadh mianraí agus substaintí eile a d'fhéadfadh cur isteach ar leictrealú a bheith ann fós. Go díreach conas a théann comhdhéanamh an uisce tobair i bhfeidhm ar úsáid fuinnimh tá sé fós neamhchinnte go pointe áirithe. Is iondúil go mbíonn an fuinneamh a theastaíonn chun uisce maith a chóireáil níos lú ná an fuinneamh a theastaíonn chun uisce mara nó uisce dí -ianaithe a chóireáil. Is uisce é uisce dí -ianaithe a bhfuil ian mianraí bainte amach tríd an bpróiseas dí -ianúcháin. Tugtar uisce dí -ianaithe agus uisce driogtha air freisin. Tá seoltacht i bhfad níos ísle ag uisce dí -ianaithe ná uisce mara agus uisce go maith. Dá bhrí sin, tá friotaíocht níos ísle aige le linn an phróisis leictrealaithe agus teastaíonn níos lú fuinnimh uaidh chun an sruth céanna a tháirgeadh. Is féidir le huisce dí -ianaithe a úsáid i leictrilíteoirí PEM feabhas a chur ar éifeachtúlacht fuinnimh. Tá droch -sheoltacht ag uisce dí -ianaithe, a d'fhéadfadh cabhrú le fuinneamh a shábháil, ach níl aon ian ann a theastaíonn le haghaidh na n -imoibrithe leictriceimiceacha sa leictrilíteas. Ba cheart riachtanais cháilíochta uisce a bhreithniú go cúramach bunaithe ar dhearadh agus ar oibriú sonrach an chórais leictrilíteora PEM, toisc go bhfuil na hiain seo tábhachtach chun feidhmíocht agus saol na gcomhpháirteanna leictrealaithe a choinneáil.

I mbeagán focal, i leictrealú uisce PEM, is iondúil go n -íocaimid níos mó airde ar an leictrilíteas féin agus go ndéanaimid neamhaird ar an tábhacht a bhaineann le BOP. Creideann go leor daoine freisin go bhfuil an BOP PEM níos simplí ná an alcaileach. Go deimhin, cé nach dteastaíonn córas mór deighilte gáis-leachta mar alcaileach, tá sé an-tábhachtach freisin caighdeán an uisce íon a bhainistiú. Ní hamháin go gcinntíonn bainistiú caighdeán an uisce íon oibriú éifeachtach ach cuidíonn sé le saol na seirbhíse a mhéadú.