PEM (Proton Exchange Membrane) אלקטרוליזה של מיםטכנולוגיה לייצור מימן מציעה יתרונות רבים, כולל צפיפות זרם תפעולית גבוהה, התאמה לתנודות אנרגיה מתחדשת ומבנה קומפקטי. מאפיינים אלה הופכים אותו למתאים לתיעוש בקנה מידה גדול. עם זאת, לפיתוח מוצלח בקנה מידה גדול, חיוני לא רק להתמודד עם אתגרים טכניים מרכזיים אלא גם לשקול היבטים כלכליים.
"התוכנית לטווח בינוני וארוך לפיתוח תעשיית אנרגיית מימן (2021-2035)" בארצי מדגישה את הצורך לשפר את יעילות ההמרה של ייצור מימן ממקורות אנרגיה מתחדשים ולהגדיל את ייצור המימן ליחידה. בנוסף, פריצות דרך בטכנולוגיות ליבה הקשורות לתשתית אנרגית מימן הן חיוניות.
תוכנית המפתח הלאומית למחקר ופיתוח של משרד המדע והטכנולוגיה "תכנית החומש ה-14" של "טכנולוגיית אנרגיה מימן" (2022) כוללת מספר נושאים הקשורים לייצור מימן באלקטרוליזה של מים PEM. נושאים אלה כוללים טכנולוגיית אלקטרוליזר ממברנות חילופי פרוטונים בקנה מידה מגה-וואט, אלקטרוליזר מימן בלחץ גבוה לאלקטרוליזה של מים, ומחקר ופיתוח של טכנולוגיות מערכות מפתח לייצור מימן באמצעות אלקטרוליזה של מי ממברנות חילופי פרוטונים.
האלקטרוליזר, מרכיב מרכזי במערכת ייצור מימן אלקטרוליזה למים PEM, משפיע באופן משמעותי על הביצועים הכוללים. מאמצי פיתוח המוצר הנוכחיים מתמקדים בעיקר בקנה מידה ובעלות של ייצור מימן.
נכון לעכשיו, רק ליצרנים מקומיים מעטים יש את היכולת לייצר ציוד אלקטרוליזה PEM ועוד פחות יכולים לפתח מערכות ייצור מימן PEM בקנה מידה גדול. כתוצאה מכך, מספר פרויקטים של ייצור מימן אלקטרוליזה מים PEM בקנה מידה גדול מעדיפים ציוד מחברות זרות.
יש לציין כי כמה ארגונים מקומיים ומכוני מחקר השיגו את הפיתוח של מערכות ייצור מימן PEM עם סולם ייצור מימן של 200Nm3/h.
עם זאת, תעשיית ייצור מימן אלקטרוליזה PEM המקומית נותרה בשלבים הראשונים של המסחור. בהשוואה לשיטת ייצור מימן אלקליין הרווחת, האתגר העיקרי העומד בפני ייצור מימן PEM הוא העלות שלו.
אחד ממנהיגי התעשייה אמר, "כל שרשרת האספקה חייבת לעבוד יחד כדי להפחית עלויות בעתיד. כדי להיות תחרותי, העלות של ייצור מימן אלקטרוליזה PEM צריכה להיות מופחתת לפי 1.5-2 מזו של מימן מים אלקליין ייצור ממימן ירוק".
נכון לעכשיו, אין לוקליזציה מספקת של שרשרת אספקת מימן אלקטרוליזה. רכיבי ליבה כמו לוחות דו-קוטביים, זרזים, ממברנות חילופי פרוטונים ושכבות דיפוזיה של גז מהווים אתגרים בגלל אילוצי עלויות. בעוד שפרויקטי מימן ירוק ביתיים רבים מאמצים טכנולוגיית ייצור מימן אלקטרוליזה PEM, מספר הפרויקטים הבאים במסלול זה נותר מוגבל.
בתוך כל שרשרת האספקה לייצור מימן אלקטרוליזה מים PEM, קרום חילופי הפרוטונים מהווה את המכשול המשמעותי ביותר.
לדברי נציג התעשייה, בניגוד לתאי דלק, ממברנות הפרוטון המשמשות בעיקר לייצור מימן מבוסס אלקטרוליזה של מים הן 115 ו-117 ממברנות הומוגניות, בעובי של 150-200 מיקרון. עובי זה גבוה יחסית (8-10 מיקרון) בהשוואה לממברנות פרוטונים של תאי דלק, וכתוצאה מכך קצב התנפחות גבוה יותר ועיוות פוטנציאלי במהלך הציפוי. לכן, נדרש עיצוב מיוחד עבור ציוד ציפוי ממברנות מים אלקטרוליטי, ולא ניתן להשתמש ישירות באלקטרודות ממברנות תאי דלק למטרה זו.
לבד סיבי טיטניוםמTopTiTech
