ในกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสน้ำเพื่อการผลิตไฮโดรเจนเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (พีอีเอ็ม)เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์และอิเล็กโทรไลเซอร์เมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออน (เออีเอ็ม)มีคุณสมบัติและประโยชน์ในการใช้งานที่แตกต่างกัน นี่คือภาพรวมความแตกต่างหลักๆ ของทั้งสองรุ่น:
วัสดุเมมเบรน
พีอีเอ็มอิเล็กโทรไลเซอร์ใช้เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน ซึ่งโดยทั่วไปทำจากโพลีเมอร์เพอร์ฟลูออโรซัลโฟนิก เช่นโปรโทนเอ็กซ์หรือ นาฟิออน ซึ่งทำหน้าที่นำโปรตอน (H+)
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ เออีเอ็มใช้เมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออน ซึ่งมักทำจากโพลิเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันประจุบวก เช่น โพลิสไตรีนซัลโฟเนต (สปสช.) โพลิซัลโฟนซัลโฟเนต (พีเอสเอ) โพลิอีเธอร์ซัลโฟนซัลโฟเนต (พีอีเอส-เอสเอ) และอื่นๆ ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นสื่อนำไอออนไฮดรอกไซด์ (โอ้-)
อิเล็กโทรไลต์
พีอีเอ็มอิเล็กโทรไลเซอร์โดยทั่วไปใช้งานด้วยน้ำบริสุทธิ์หรือสารละลายกรดเจือจาง
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ เออีเอ็มสามารถใช้สารละลายด่างเจือจางหรือน้ำบริสุทธิ์ได้ ซึ่งจะให้ความยืดหยุ่นในการเลือกใช้วัสดุมากขึ้น
ตัวเร่งปฏิกิริยา
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ พีอีเอ็มต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีกรดได้ แพลตตินัม (พอยต์) มักใช้สำหรับการสร้างไฮโดรเจนที่แคโทด ในขณะที่อิริเดียมออกไซด์ (ไออาร์โอ2) ใช้สำหรับการสร้างออกซิเจนที่แอโนด
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ เออีเอ็มสามารถใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่ไม่มีค่าในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์เป็นด่างได้ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนได้
สภาพแวดล้อมการทำงาน
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ พีอีเอ็มดำเนินการในสภาวะที่เป็นกรด จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีความทนกรดและความเสถียรทางเคมีสูง
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ เออีเอ็มทำงานได้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ทำให้สามารถใช้กับวัสดุได้หลากหลายมากขึ้น รวมถึงโลหะที่ไม่มีค่า ไม่กัดกร่อน และไม่มีต้นทุนต่ำ
ประสิทธิภาพและต้นทุน
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ พีอีเอ็มถือว่ามีประสิทธิภาพสูงเนื่องจากความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงและความสามารถในการผลิตไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง แม้ว่าจะมีราคาแพงกว่าก็ตาม
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ เออีเอ็มรวมประโยชน์ด้านต้นทุนของอิเล็กโทรไลซิสอัลคาไลน์กับประสิทธิภาพที่เรียบง่ายของระบบ พีอีเอ็ม ซึ่งมีข้อดี เช่น การเริ่มต้นที่รวดเร็วและการใช้พลังงานต่ำ
ความพร้อมของเทคโนโลยี
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ พีอีเอ็มค่อนข้างมีความครบถ้วนสมบูรณ์และมีการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์สำหรับการผลิตไฮโดรเจนและการใช้งานเซลล์เชื้อเพลิงแล้ว
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ เออีเอ็มยังคงอยู่ในระยะการพัฒนา แม้ว่าจะมีต้นทุนต่ำและใช้งานง่าย แต่จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์และความสามารถในการปรับขนาดสำหรับการผลิตไฮโดรเจน
การออกแบบระบบ
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ พีอีเอ็มจำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับเสถียรภาพทางเคมีและความแข็งแรงเชิงกลของเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน รวมถึงความทนทานของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีค่า
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ เออีเอ็มต้องใส่ใจเรื่องการนำไฟฟ้าของเมมเบรน ความเสถียรของด่าง และการเลือกตัวเร่งปฏิกิริยาและวัสดุที่เข้ากันได้กับสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง
ศักยภาพการใช้งาน
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ พีอีเอ็มเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประยุกต์ใช้ที่ต้องการไฮโดรเจนบริสุทธิ์สูง เช่น แหล่งไฮโดรเจนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง
เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ เออีเอ็มแสดงให้เห็นศักยภาพที่ยิ่งใหญ่ในการผลิตไฮโดรเจนหมุนเวียนในปริมาณมากเนื่องจากมีต้นทุนต่ำและง่ายต่อการดำเนินการเมื่อบูรณาการกับแหล่งพลังงานหมุนเวียน
โดยสรุปแล้ว เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ทั้งแบบ พีอีเอ็ม และ เออีเอ็ม ต่างก็มีจุดแข็งเฉพาะตัว การเลือกใช้ระหว่างเทคโนโลยีทั้งสองประเภทขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งานเฉพาะ การวิเคราะห์ประสิทธิภาพต้นทุน และเงื่อนไขการทำงาน เมื่อการวิจัยดำเนินไป นวัตกรรมในวัสดุ เออีเอ็ม และการออกแบบระบบอาจเปิดโอกาสทางการตลาดใหม่ๆ สำหรับการผลิตไฮโดรเจนในปริมาณมาก
