PEM（プロトン交換膜）水電解技術は、緑の水素生産の有望なソリューションとして浮上しており、高効率、速い応答時間、優れた負荷中の能力を提供しています。 PEM水電解製品サプライヤーとして、製品の信頼性、パフォーマンス、安全性を確保するためには、品質基準を理解し、遵守することが重要です。このブログでは、PEM水電解製品の主要な品質基準と、それらが重要な理由を検討します。
材料品質
PEM水電解製品で使用される材料の品質は、その性能と耐久性の基本です。電解因子の心臓であるプロトン交換膜は、高プロトン導電率、低ガス透過性、優れた化学的および機械的安定性を持つ必要があります。通常、ペルフルオロスルホン酸（PFSA）膜は、その優れた特性のために使用されます。たとえば、ナフィオン膜は、高プロトンの導電率と耐薬品性について広く認識されており、電気分解プロセス中に効率的なイオン輸送を確保しています。
触媒材料も重要な役割を果たします。 PEM電解器では、プラチナやイリジウムなどの貴金属は、一般に酸素進化反応（OER）および水素進化反応（HE）の触媒として使用されます。明確に定義された粒子サイズと表面形態を備えた高純度触媒は、高い触媒活性と長期の安定性を実現するために不可欠です。たとえば、炭素サポートに高い分散を伴うプラチナ触媒は、イリジウムベースの触媒がOERの効率を改善することができます。
さらに、電気接続とガスの分布を提供する双極板は、良好な電気導電率、腐食抵抗、および機械的強度を持つ材料で作る必要があります。グラファイトと金属合金は、一般的に双極板に使用されます。グラファイト双極プレートは、優れた電気導電率と化学的安定性を提供しますが、金属合金双極プレートは、機械的強度とより良い熱伝達特性を提供できます。
製造精度
精密製造は、PEM水電解製品の品質管理のもう1つの重要な側面です。電解装置スタックのアセンブリには、膜電極アセンブリ（MEA）、双極板、およびガスケットの正確なアライメントが必要です。不整合または不均一な圧力分布は、性能の劣化、ガス漏れ、さらには機器の故障につながる可能性があります。
MEAの製造プロセスには、高精度も必要です。膜上の触媒コーティングは均一であり、電極表面全体に一貫した触媒活性を確保するために、よく制御された厚さである必要があります。スプレーコーティングやスクリーン印刷などの高度なコーティング技術は、高品質の触媒層を実現するために一般的に使用されます。
さらに、ガスの漏れを防ぎ、システムの安全性を確保するためには、電解スタックのシーリングが重要です。良好な耐薬品性と弾力性を備えた材料で作られた高品質のガスケットは、双極板とMEAの間に信頼できるシールを提供するために使用されます。シーリングプロセスは、適切な圧縮を確保し、ガスケットの過剰または下の圧縮を防ぐために慎重に制御する必要があります。
パフォーマンスメトリック
PEM水電解製品の品質を評価するために、いくつかのパフォーマンスメトリックが使用されています。最も重要なメトリックの1つは、電気分解効率です。これは、生成された水素に蓄積されたエネルギーの比率と電気エネルギー入力の比として定義されます。高効率PEM電解器は、最小限の損失で電気エネルギーを水素に変換し、水素生産の全体的なコストを削減できます。
水素生産率は、もう1つの重要なパフォーマンスインジケーターです。通常、1時間あたりの標準立方メートル（nm³/h）または1日あたりキログラム（kg/日）で測定されます。高い水素生産速度は、電解剤が大規模な水素生産の需要を満たすことができることを示しています。
生成された水素の純度も重要な要因です。ほとんどの用途では、高純度の水素が必要であり、電解剤は、特定の用途要件に応じて、少なくとも99.9％以上の純度で水素を生成できるはずです。酸素、窒素、水分などの不純物は、下流の水素用途の性能と安全性に影響を与える可能性があります。
さらに、PEM水電解製品の耐久性と信頼性は重要な考慮事項です。電解剤は、パフォーマンスの大幅な劣化なしに長時間継続的に動作できるはずです。触媒分解、膜の老化、双極プレートの腐食などの要因は、電解剤の耐久性に影響を与える可能性があります。したがって、製品の耐久性を評価するために、加速されたライフテストと長期フィールドトライアルがしばしば実施されます。
安全基準
PEM水電解製品の設計と動作において、安全性は最も重要です。水素は非常に可燃性で爆発的なガスであるため、水素漏れを防ぎ、電解剤の安全な動作を確保するために適切な安全対策を整える必要があります。
電解剤システムには、水素と酸素の漏れを検出するためのガスセンサーを装備する必要があります。漏れの場合、システムは自動的にシャットダウンして安全アラームをアクティブにすることができるはずです。圧力リリーフバルブも、システムの加圧を防ぐために設置されています。
電気の安全性は別の重要な側面です。電解剤は、電気ショックの危険を防ぐために、適切な断熱と接地で設計する必要があります。電源や制御システムなどの電気部品は、関連する電気安全基準を満たす必要があります。
さらに、電解器の給水システムは、水の品質と量を確保するために慎重に設計する必要があります。汚染された水は、膜と触媒の損傷を引き起こす可能性があり、電解因子の性能と寿命に影響を与えます。水処理システムは、水からミネラル、細菌、有機物などの不純物を除去するためによく使用されます。
国際基準へのコンプライアンス
PEM水電解製品の品質と市場性を確保するために、国際基準の遵守が不可欠です。 ISO（国際標準化機関）やIEC（国際電気技術委員会）などの基準は、PEM電解剤の設計、製造、テスト、および運用のガイドラインを提供します。
ISO標準は、材料仕様、製造プロセス、パフォーマンステスト方法など、製品品質のさまざまな側面をカバーしています。たとえば、ISO 14687は、水素燃料の生産、貯蔵、および取り扱いのガイドラインを提供します。これは、水素生産のためのPEM電解製品の使用に関連しています。
IEC標準は、電気機器の電気的安全性、電磁互換性、性能要件に焦点を当てています。 PEM電解器は、電気システムでの安全で信頼できる操作を確保するために、IEC標準に準拠する必要があります。
サプライヤーとしての私たちのコミットメント
PEM水電解製品サプライヤーとして、私たちはこれらの品質基準を満たし、それを超えることを約束しています。私たちは、信頼できるサプライヤーから高品質の材料を調達し、すべての着信材料で厳格な品質管理検査を実施しています。当社の製造施設には、高度な生産およびテスト機器が装備されており、精密な製造と正確なパフォーマンステストを確保しています。
また、製品のパフォーマンスと品質を継続的に向上させるために、研究開発に投資しています。当社のR＆Dチームは、PEM電解器の効率、耐久性、および安全性を高めるために、新しい材料、触媒、製造プロセスを常に模索しています。
さらに、お客様に包括的なアフターセールスサービスを提供しています。当社のテクニカルサポートチームは、電解システムのインストール、試運転、およびメンテナンスを顧客を支援するために利用できます。また、顧客が機器を安全かつ効率的に運営および維持するのを支援するトレーニングプログラムを提供しています。
あなたが私たちに興味があるならPEM電解システム、PEMグリーン水素エレクトロリザー、 またはPEM水素電解製品、調達とさらなる議論については、お問い合わせください。グリーンの水素生産ニーズを満たすために、お客様と提携することを楽しみにしています。
参照
- ISO 14687：水素燃料 - 製品仕様 - パート1：非自動車アプリケーション
- 水素生産システムにおける電気機器のIEC標準
- 電気化学の主要な雑誌における「プロトン交換膜電解の進歩」など、PEM水電解技術に関する科学研究論文。
