Advanced High Pressure and Cost-Effective PEM Water Electrolysis Technology

先进的高压且经济高效的 PEM 水电解技术

基本信息

  • 批准号:
    10063956
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 62.92万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    EU-Funded
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Direct production of highly pressurised hydrogen from electrolytic water splitting can allow saving relevant amounts of energy compared to down-stream gas compression. The aim of this project is to develop a novel polymer electrolyte membrane (PEM) electrolyser able to produce hydrogen at very high pressure (200 bar) thus reducing the post-compression energy consumption. Another goal is to develop a cost-effective technology allowing to achieve large-scale application of PEM electrolysers. A significant reduction of capital costs is achieved by critical raw materials minimisation, developing cheap coated bipolar plates and operating the electrolyser at a high production rate while assuring high efficiency (about 80% vs. HHV) and safe operation. ADVANCEPEM aims at developing a set of breakthrough solutions at materials, stack and system levels to increase hydrogen pressure to 200 bar and current density to 5 A cm-2 for the base load, while keeping the nominal energy consumption <50 kWh/kg H2. Reinforced Aquivion® polymer membranes with enhanced conductivity, high glass transition temperature and increased crystallinity, able to withstand high differential pressures, are developed for this application. The approach is to operate the innovative membrane at high temperature 90-120 °C under high pressure to allow increasing energy efficiency. To mitigate hydrogen permeation to the anode and related safety issues, efficient recombination catalysts are integrated both in the membrane and anode structure. The new technology is validated by demonstrating a high-pressure electrolyser of 50 kW nominal capacity with a production rate of about 24 kg H2/day in an industrial environment. The project will deliver a techno-economic analysis to assess reduction of the electrolyser CAPEX and OPEX. The consortium comprises an electrolyser manufacturer, membrane and catalyst supplier, an MEA developer and an end-user for demonstrating the system.
与下游气体压缩相比,从电解水裂解直接生产高压氢气可以节省相关量的能量。该项目的目的是开发一种新型聚合物电解质膜(PEM)电解槽,能够在非常高的压力(200 bar)下生产氢气,从而降低压缩后的能耗。另一个目标是开发一种具有成本效益的技术,以实现PEM电解槽的大规模应用。通过最大限度地减少关键原材料、开发廉价的涂层双极板和以高生产率运行电解槽,同时确保高效率(约80%,相对于HHV)和安全运行,实现了资本成本的显著降低。ADVANCEPEM的目标是在材料、电池堆和系统层面开发一套突破性的解决方案,将基本负载的氢气压力提高到200 bar,电流密度提高到5 A cm-2,同时保持标称能耗<50 kWh/kg H2。增强Aquivion®聚合物膜具有增强的导电性、高玻璃化转变温度和增加的结晶度,能够承受高压差,是为这一应用开发的。该方法是在90-120 °C的高温和高压下操作创新膜,以提高能源效率。为了减轻氢渗透到阳极和相关的安全问题,将有效的复合催化剂整合在膜和阳极结构两者中。新技术通过展示一个50千瓦额定容量的高压电解槽进行验证,在工业环境中的生产率约为24公斤H2/天。该项目将提供技术经济分析,以评估电解槽资本支出和运营支出的减少。该联盟包括电解槽制造商,膜和催化剂供应商,MEA开发商和演示系统的最终用户。

项目成果

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知道了