Phân tích tóm tắt về quy trình và chi phí của thiết bị sản xuất hydro PEM

Lấy dây chuyền lắp ráp bán tự động làm ví dụ:

1) 3 người/dòng (3 người/dòng)

2) Sử dụng thép không gỉ 316 30mm làm tấm cuối.

3) Sử dụng PPS-40GF làm vật liệu liên kết của MEA và sử dụng dây đai nén hoặc thanh giằng để cố định.

1. Mô tả tóm tắt về quá trình xử lý

1) Nguyên liệu thô: BP đã qua xử lý, keo trám, MEA đã qua xử lý, v.v.

2) Thiết bị: máy thao tác, băng tải, máy in lưới, lò UV, máy ép nóng, máy ép thủy lực, băng thử nghiệm

3) Quy trình: BP - Keo in - MEA - Keo in - Xử lý UV - 3 xếp thủ công và ép nóng - Ép - Lắp vỏ và phần mềm khác - Điều chỉnh và thử nghiệm

2. Tính toán chi phí theo các thang đo khác nhau

1. Mô tả tóm tắt về quy trình xử lý:

1) Nguyên liệu thô: cuộn thép không gỉ 316 được tôi bề mặt (nitrided) (hầu hết hiện nay sử dụng tấm titan)

2) Quy trình: dập - làm sạch hóa chất - làm sạch - xử lý plasma bề mặt - thành phẩm

3) Thiết bị: máy đột dập, máy dập, lò thấm nitơ plasma, bể rửa hóa chất và bể rửa thông thường.

2. Phân tích chi phí của các máy điện phân có công suất khác nhau:

1.Cực âm:

1) Nguyên liệu: Màng PEM có lớp bảo vệ, bùn xúc tác (platin)

Lưu ý: Hiện nay, hầu hết các PEM được sử dụng để sản xuất hydro thông qua quá trình điện phân nước đều là màng axit perfluorosulfonic. Quy trình chế tạo phức tạp và từ lâu đã được các công ty Mỹ và Nhật Bản độc quyền, chẳng hạn như màng dòng Chemours Nafion™, màng Dow XUS-B204, màng Asahi Glass Flemion® và màng Asahi Kasei. Aciplex®-S, v.v. Trong số đó, màng dòng Chemours Nafion™ có ưu điểm là trở kháng điện tử thấp, độ dẫn proton cao, độ ổn định hóa học tốt, độ ổn định cơ học và ngăn ngừa thấm khí. Hiện tại, chúng là màng trao đổi proton được sử dụng phổ biến nhất để sản xuất hydro điện phân.

2) Thiết bị: máy tráng, lò sấy, máy quét, máy nhận dạng hình ảnh (kiểm tra chất lượng), băng tải

3) Quá trình thực hiện như sau:

Vật liệu cuộn - lớp phủ xúc tác - sấy và lưu hóa - kiểm tra chất lượng - quy trình tiếp theo

2. Cực dương

1) Nguyên liệu thô: màng nền (dùng để thực hiện lớp xúc tác anot), bùn xúc tác anot (hỗn hợp DSA gồm iridi oxit, titan oxit, v.v.)

2) Thiết bị: máy tráng, lò sấy, máy quét, máy nhận dạng hình ảnh (kiểm tra chất lượng), băng tải

3) Quy trình như sau: (Nguyên liệu ban đầu là PET và các màng khác đảm nhiệm lớp xúc tác)

Tiến hành cuộn phim - phủ lớp xúc tác, sấy và đóng rắn - kiểm tra chất lượng hệ thống trực quan - quy trình tiếp theo

3. CCM tổng hợp MEA cuối cùng

1) Nguyên liệu thô: lớp catốt (có màng PEM và lớp xúc tác) được phủ ở quy trình trước, lớp anot được xử lý ở quy trình trước (lớp xúc tác được gắn vào màng nền)

2) Thiết bị: băng tải, lu ép nóng, máy quét, hệ thống nhận dạng hình ảnh (kiểm tra chất lượng)

3) Quá trình thực hiện như sau:

1. Nguyên liệu thô: đồng, thép không gỉ, molypden và các loại bột kim loại khác (hiện tại có thể sử dụng nỉ titan, nỉ carbon và các loại khác)

2. Thiết bị: thiết bị trộn bột, thiết bị nén bột kim loại, khuôn mẫu, thiết bị thiêu kết

3. Quá trình thực hiện như sau:

Bột kim loại - khuấy và trộn - nén và định hình - thiêu kết thành nỉ

Lưu ý: Hiện nay, nỉ titan chủ yếu được sử dụng làm cực dương; nỉ carbon chủ yếu được sử dụng làm cực âm. Một hình ảnh khác của GDL thiêu kết bột kim loại như sau:

(a) Hình ảnh SEM của GDL

(b) Ảnh chụp hiển vi ở kích thước 1cm

Tấm cực âm

Tấm Anode

Khung: Khung MEA (tương tự như pin nhiên liệu)

MEA Cell: Nhóm điện cực màng

Phớt: thành phần bịt kín

Ti xốp GDL:PTL hoặc lớp khuếch tán bằng titan (GDL)

1. Nguồn điện

1) Nguồn điện

2) Cảm biến điện áp/dòng điện DC.

2. Hệ thống nước khử ion

1) Máy tách oxy

2) Bơm tuần hoàn

3) Các loại van, ống, v.v.

4) Thiết bị đo (áp suất, lưu lượng, nhiệt độ, độ dẫn điện, v.v.)

5) Hệ thống điều khiển

3. Hệ thống sấy sản xuất hydro

1) Máy tách hydro

2) Van, dụng cụ đo (áp suất, nhiệt độ, lưu lượng, v.v.), đường ống, v.v.

3) Hệ thống điều khiển

4. Hệ thống làm mát và sấy khô

1) Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm

2) Bơm làm mát

3) Dụng cụ, van, đường ống, v.v.

4) Tụ điện khô

5. Những cái khác

Máy dò khí nén, nitơ, khí dễ cháy, hệ thống thông gió, v.v.

Cấu trúc chi phí gần đúng của BOP trên như sau:

Phần kết luận:

Thông qua các thành phần cốt lõi nêu trên của sản xuất hydro PEM, cũng như thành phần vật liệu và công nghệ xử lý của toàn bộ hệ thống, cũng như phân tích chi phí đơn giản ở các quy mô khác nhau, chúng ta có thể hiểu đơn giản về con đường cơ bản để tăng hiệu quả và giảm chi phí của PEM trong tương lai không?

Xem Thêm