Um novo participante na corrida da energia de hidrogênio: por que a eletrodiálise de membrana bipolar (BPED) é tão popular?

Em meio à transição energética global, a energia do hidrogênio está vivenciando oportunidades de desenvolvimento sem precedentes. Das políticas públicas aos mercados de capitais, o "hidrogênio verde" tornou-se um termo muito usado. Na corrida tecnológica pela produção de hidrogênio, além das já conhecidas... eletrólise alcalina da água (AWE), eletrólise de membrana de troca de prótons (PEMEC) e eletrolisador de óxido sólido (SOEC), uma tecnologia relativamente discreta, porém altamente promissora, está surgindo silenciosamente—eletrodiálise de membrana bipolar (BPED).

I. O que é eletrodiálise de membrana bipolar?

O componente central da eletrodiálise com membrana bipolar é a pilha de membranas. A disposição das membranas bipolares com membranas de troca catiônica convencionais (CEM) e membranas de troca aniônica A membrana bipolar de troca aniônica (AEM), disposta em uma ordem específica, constitui a pilha de eletrodiálise. A membrana bipolar e a membrana de troca catiônica formam a câmara ácida, a membrana bipolar e a membrana de troca aniônica formam a câmara alcalina, e a membrana de troca catiônica e a membrana de troca aniônica formam a câmara salina. A solução salina entra na câmara salina. Sob a influência de um campo elétrico: os cátions migram através da membrana catiônica em direção ao cátodo, e os ânions migram através da membrana aniônica em direção ao ânodo. Os íons H⁺ gerados pela membrana bipolar entram na câmara ácida e se combinam com os ânions migrantes para formar ácido. Os íons OH⁻ gerados pela membrana bipolar entram na câmara alcalina e se combinam com os cátions migrantes para formar álcali. A concentração de sal na câmara salina diminui continuamente, resultando na dessalinização; as câmaras ácida e alcalina produzem, então, ácido e álcali, respectivamente. Todo o processo não requer reagentes químicos, consumindo apenas eletricidade e água.

II. Duas funções essenciais da BPED no setor de energia de hidrogênio

1. Preparação de solução alcalina na eletrólise alcalina da água para produção de hidrogênio

Na eletrólise alcalina da água para produção de hidrogênio, o KOH é tipicamente usado como eletrólito. Tradicionalmente, essas soluções alcalinas são preparadas quimicamente, o que não só consome muita energia, como também apresenta riscos de segurança durante o transporte e armazenamento. A BPED, no entanto, pode produzir KOH de alta pureza diretamente no local a partir de soluções salinas de baixo custo, como o KCl, produzindo simultaneamente o ácido clorídrico correspondente como subproduto. Isso significa:

Redução do transporte de produtos químicos perigosos: A substituição de álcalis por sal melhora significativamente a segurança;

Redução do custo das matérias-primas: o sal é muito mais barato do que o álcali refinado;

Preparação realizada no local: Acoplado ao eletrolisador, formando um sistema integrado de produção de hidrogênio.

2. Principais conexões na eletrólise PEM para produção de hidrogênio

A eletrólise por membrana de troca de prótons (PEM) é uma das principais tecnologias para a produção de hidrogênio verde de alta pressão. No entanto, ela apresenta requisitos extremamente elevados quanto à qualidade da água, e o lado do ânodo precisa manter um ambiente ácido para preservar a eficiência da condução de prótons. No sistema de produção de hidrogênio por PEM, o BPED desempenha dois papéis fundamentais:

Preparação de água ultrapura: Através da dessalinização por BPED, os íons residuais na água podem ser removidos de forma eficiente para produzir água ultrapura com uma resistividade de 18,2 MΩ·cm;

Regeneração de ácido: O ácido no lado anódico do sistema PEM é gradualmente contaminado por íons metálicos durante a operação. O BPED pode remover seletivamente os cátions de impureza, permitindo a reciclagem do ácido e prolongando a vida útil do eletrolisador.

III. Conclusão

A competição no setor de energia de hidrogênio é essencialmente uma competição de eficiência e custo. A eletrodiálise por membrana bipolar (BPED), com sua capacidade única de dissociação da água, oferece novos caminhos tecnológicos em múltiplos estágios da produção de hidrogênio. Ela não busca substituir as tecnologias convencionais existentes, mas sim preencher lacunas que os métodos tradicionais têm dificuldade em abordar, atuando como uma tecnologia complementar e colaboradora. Para os profissionais do setor, focar na BPED não significa perseguir um conceito, mas sim reconhecer uma abordagem de processo mais limpa, flexível e integrada. Nesta fase crucial da transição da indústria de energia de hidrogênio de um modelo "orientado por políticas" para um modelo "orientado pelo mercado", toda tecnologia capaz de reduzir os custos totais do ciclo de vida merece ser seriamente considerada.

PERGUNTAS FREQUENTES:

1. Quem somos nós?
Estamos sediados em Anhui, China, e, desde 2011, vendemos para o Sudeste Asiático, América do Norte, Europa Oriental e Sul da Ásia.

2. É possível personalizar a potência ou a voltagem nominal?
Sim, a personalização de produtos é aceitável.

3. Sua empresa pode fornecer o sistema completo (célula de combustível, produção de hidrogênio, armazenamento de hidrogênio, sistema de fornecimento de hidrogênio)?
Sim, podemos fornecer os acessórios necessários.