Генераторы водорода PEM

Компания ЭкоГазСистем поставляет инновационные генераторы водорода марки Proton OnSite производства компании NEL Hydrogen (Наши услуги). Принцип работы генераторов - бесщелочной электролиз воды на протонообменной мембране. Короткое название технологии - ПОМ (или PEM, от английского "proton exchange membrane"). В отличие от традиционной технологии электролиза щелочного электролиза, использование щёлочи в PEM-генераторах полностью исключено. 

Компания NEL Hydrogen серийно выпускает генераторы водорода c протонообменной мембраной разной производительности. Модель "H" - компактные генераторы водорода малой производительности, до 6 Нм³/ч. Эта модель очень хорошо подходит для применения на электростанциях, где водород используется для охлаждения электрогенераторов. Промышленные генераторы водорода модели "C" с производительностью 10/20/30 Нм³/ч выпускаются серийно. Эта модель находит самое широкое применение - от стекольной до электронной и металлургической промышленности. По заказу могут быть изготовлены генераторы водорода сверхбольшой производительности - 250 или 500 Нм³/ч.
Использование водородных станций с PEM-технологией в промышленности началось более 20-ти лет назад. Сейчас такие установки постепенно вытесняют традиционный щелочной электролиз. Отметим, что для применений в водородной энергетике бесщелочные водородные установки - практически безальтернативное решение.

Сердцем системы является электролизная ячейка. В ячейке вода под действием постоянного тока распадается на водород и кислород. Как устроена ячейка? В ней имеется два электрода, катод и анод. Между ними расположена та самая протонообменная мембрана. Она обладает особым свойством - пропускает только протоны и не пропускает воду и газы. Мембрана сделана из особого высокотехнологичного полимера. Принципиальная схема генератора водорода на схеме справа. 
На анод поступает деионизированная вода, где расщепляется на протоны, электроны и газообразный кислород. Отметим, что деионизированная вода - это химически чистая вода, без примесей солей и прочих веществ. Иногда деионизированную воду называют "дистиллированной", что не вполне верно. 
Протоны проходят через мембрану, а электроны движутся через внешнюю электрическую цепь. На катоде протоны и электроны воссоединяются, образуя газообразный водород (H₂).

Уникальной особенностью водородных генераторов NEL Hydrogen является поддержание разности давлений водорода и кислорода. Кислород, который образуется на аноде, находится под атмосферным давлением. На стороне катода, где образуется водород, создается давление до 30 бар (см. схему ячейки электролиза справа). Важно, что такое давление достигается без использования насоса или дожимного компрессора. Кислород при этом никоим образом не может попасть в продукционный водород. Это гарантирует высочайшую чистоту водорода и повышает безопасность всего процесса. Кроме того, не требуется устройство дополнительной очистки водорода.

Ещё одно преимущество водородных установок с PEM-технологией - это длительный срок службы (20 лет). Это обусловлено практическим отсутствием коррозии, ведь никаких  агрессивных веществ в процессе работы не возникает. Электролизные модули Proton PEM сохраняют высокую эффективность  на протяжении всего срока эксплуатации. Иными словами, энергопотребление установки остаётся стабильным, лишь незначительно растёт  к концу срока эксплуатации.
Водородная установка Proton PEM постоянно готова к работе. Количество старт/стопов не ограничивается и не влияет на срок службы. Сервисное облуживание проводится всего один раз в год. Продувка системы азотом не требуется.
Специально для российского рынка конструкция водородных установок  была доработана.  Теперь оборудование не имеет признаков ОПО (опасный производственный объект), то есть водородные установки Proton OnSite не подлежат регистрации в органах технадзора.

Модель	H	C	MC
Электролит	протонообменная мембрана (PEM - Proton Exchange Membrane)
Производительность, Нм³/ч	2 / 4 / 6	10 / 20 / 30	250 / 500
Выходное давление водорода	до 30 бар
Чистота водорода	99,9998% (точка росы -72°C, O₂ < 1 ppm)
Диапазон регулирования производительности	0 - 100 %
Деионизированная вода, расход, л/час	1,8 - 5,5	9 - 27	230 - 450
Требования к деионизованной воде	ASTM Тип I (<0.1μS/см); 5..40 °C; 1..4 бар
Охлаждающая вода	5-35°C; 1,1 бар
Тепловая нагрузка, кВт	8 - 24	32 - 97	800 / 1500
Расход охл. воды, м³/час	0,9 - 5	5,5 - 12	100 / 180
Требования к электропитанию	380 В			380 В, 6 кВ
Степень защиты электрооборудования	IP 56
Система управления	• Полностью автоматическая система управления SIEMENS; • Автоматическое обнаружение неисправностей и контроль герметичности; • Автоматическое обнаружение утечек водорода;
Габариты оборудования	1,8 х 0,81 х 1,91 м	Электролизер: 2,52 х 1,16 х 2,0 м Блок питания: 1,69 х 1,0 х 2,0 м	Электролизер: 12,2 х 2,5 х 3,0 м Блок питания: 6,1 х 2,5 х 2,6 м
Вес (нетто), кг	680..770	2700..3000	-
Материал изготовления	Нержавеющая сталь AISI304
Опции	• Система утилизации тепла (замкнутый контур); • Мониторинг точки росы; • Размещение оборудования в автономном блок-модуле;

1927 - первый электролизер

История компании началась в 1927 году в Норвегии, в городе Нотодден. В этом городе компания Norks Hydro построила свой первый небольшой электролизер, который работал на основе щелочного электролиза воды. Электролизер работал в составе опытной установки, предназначенной для производства удобрений.

1940 - 30.000 Нм³ водорода в час

Огромная водородная установка, действующая на принципе электролиза воды, была построена в городе Рюкан в 1940 году. Производительность установки составила 30.000 Нм³/час водорода. Даже сейчас в мире нет водородных установок (на основе электролиза воды) такого масштаба. На тот момент это было нечто совершенно фантастическое. Установка питалась от нескольких гидроэлектростанций, таким образом, получаемый водород был в полном смысле слова "зелёным".

2003 - Новые компетенции

В 2003 водородное подразделение компании Norsk Hydro стало независимым от материнской компании. Новая компания получила название NEL Hydrogen, а вместе с этим - карт-бланш на развитие технологий для новой водородной энергетики. В этом же году в Рейкъявике была запущена в эксплуатация первая водородная заправочная станция для автомобилей.

2017 - Новая энергетика

Компания NEL Hydrogen включила в свой состав американскую компанию Proton OnSite. Компания Proton OnSite уже была хорошо известна на мировом рынке со своими водородными генераторами на основе протонообменных мембран. Ещё ранее в состав NEL Hydrogen вошла компания H2 Logic, которая разрабатывает и выпускает водородные заправочные станции для автомобилей. Таким образом, на сегодня компания NEL Hydrogen стала крупнейшим игроком на рынке решений по производству водорода методом электролиза (щелочного и на основе PEM).

Генераторы водорода PEM-типа

Технические данные установок для получения водорода Proton OnSite

О компании NEL Hydrogen

1927 - первый электролизер

1940 - 30.000 Нм³ водорода в час

2003 - Новые компетенции

2017 - Новая энергетика