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利用固体高分子型水电解的常压与高压制氢系统效率的探讨

水电解制氢对于氢经济中氢供应链的构建和可再生能源的有效利用起着重要作用。日本目前主要开发两种类型的水电解。一种是碱性水电解(AWE),另一种是聚合物电解质膜水电解(PEMWE)。此前,研究人员已经报告了利用AWE的常压制氢系统的效率。在本研究中,使用最高的电解性能计算了利用PEMWE的常压制氢系统的效率,并讨论了其优点。

储存氢气时,通常使用机械压缩机进行加压。因此,不仅要讨论生产效率,还要讨论增压功率。由于PEMWE可以在加压条件下操作,因此可以直接从电解池中获得加压的氢气。使用PEMWE的高压制氢系统的方式有两种:(1)常压水电解与机械压缩机的组合系统;(2)利用电化学氢泵的高差压电解池系统。本研究中讨论了利用PEMWE的两个高压制氢和储氢系统的效率。

背景

通过水电解制造氢气,不仅可以构建氢气供应链,有效利用可再生能源,还有助于电力系统的稳定化。水电解包括碱性水电解(AWE:Alkaline Water Electrolysis)和聚合物电解质膜水电解(PEMWE:Polymer Electrolyte Membrane Water Electrolysis)这两种类型,其中,AWE具有不需要贵金属材料的优点,PEMWE具有负荷变动适用范围广的优点。前者已经进入了商业阶段,研究人员此前也已经报告了常压制氢系统的效率。而后者目前仍处于实证阶段,期望

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