PEM الیکٹرولائزر کور اجزاء اور عمل کا جائزہ

یہ مقالہ استعمال شدہ مواد اور ڈیزائن کا ایک جائزہ پیش کرتا ہےپیم الیکٹروائزرڈیزائن کے ساتھ ساتھ الیکٹرولائزر کے مختلف اجزاء تیار کرنے کے لئے استعمال ہونے والے عمل۔ جدول 1 ذیل میں 1MW الیکٹروولیزر کے اہم مواد اور کارکردگی کے پیرامیٹرز کی فہرست ہے۔

ٹیبل 1: PEM الیکٹرولائزرز کے لئے کلیدی ڈیزائن کی وضاحتیں

تقریبا 900 سینٹی میٹر کے ایک ہی خلیے میں کیٹیلسٹ لیپت جھلی (سی سی ایم) کے کل فعال علاقے کی بنیاد پر (ذیل میں شکل 1 دیکھیں)۔ یہ الیکٹرولائزر ایک مربع ڈیزائن ہے جس میں X اور Y سمتوں میں مساوی طول و عرض ہے۔

یہ نظام ایک الیکٹرویلیزر کو برابر کے اطراف کے ساتھ بیان کرتا ہے ، لیکن آئتاکار اور سرکلر الیکٹرولائزر جیومیٹری دیگر ممکنہ نقطہ نظر ہیں۔ دوسرے تجارتی نظام مادے کے استعمال کو بہتر بنانے یا سیل کمپریشن کو آسان بنانے کے لئے سرکلر یا آئتاکار ڈیزائن کا استعمال کرتے ہیں۔

الیکٹرولیسر پر موجود سی سی ایم فعال علاقہ مہر کے علاقے اور کے بیرونی کنارے سے جکڑا ہوا ہےبائپولر پلیٹیکساں سیل کمپریشن کو یقینی بنانے کے لئے۔سی سی ایم، غیر محفوظ ٹرانسپورٹ پرت (PTL) ، اور گیس بازی پرت (جی ڈی ایل) پورے سی سی ایم فعال علاقے میں توسیع کریں ، نیز 10 buff بفر ایریا کو ڈائی کاٹنے کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے مادی پروسیسنگ کی اجازت دیں ، مثال کے طور پر۔

چترا 1: الیکٹروولیسر سیل کے بنیادی طول و عرض

مستقبلپیم الیکٹرولیسرڈیزائن کا مقصد اعلی موجودہ کثافت کو حاصل کرنا ، سیل کے ذریعے کل کرنٹ کو بڑھانا ، اور سیل میں دیئے گئے سیل جیومیٹری اور سیل میں انفرادی خلیوں کی تعداد کے لئے ہائیڈروجن کی پیداوار میں اضافہ کرنا ہے۔

یہ فرض کرتے ہوئے کہ الیکٹرویلیسر کے ہر جزو میں ایک مینوفیکچرنگ کا عمل ہے جو خام مال سے تیار شدہ حصہ تیار کرتا ہے ، نیچے دیئے گئے مینوفیکچرنگ پروسیس ماڈل کو ذیل میں شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔

چترا 2: PEM الیکٹرولیسر مینوفیکچرنگ کا عمل جو الیکٹرولیسر اجزاء کے ل production مختلف پیداوار کے عمل کی وضاحت کرتا ہے

جملے کی وضاحت:

سی سی ایم:کاتلیسٹ لیپت جھلی

کچھ:جھلی الیکٹروڈ اسمبلی

جی ڈی ایل:گیس بازی پرت

پی وی ڈی:جسمانی بخارات جمع

1. ٹرانسپورٹ پرتیں

عام طور پر استعمال شدہ انوڈ پی ٹی ایل کو پلاٹینیم کی ایک پتلی پرت کے ساتھ لیپت ٹائٹینیم لیپت کیا جاتا ہے۔ اس جزو کے نچلے حصے کی پیداوار کا عمل ذیل میں شکل 3 میں دکھایا گیا ہے ، جس میں جزو تیار کرنے کے لئے ٹائٹینیم سائنٹرنگ اور جسمانی بخار جمع (پی وی ڈی) کوٹنگ کے عمل کا استعمال کیا گیا ہے۔

ٹائٹینیم پاؤڈر کو سائنٹرنگ کے ذریعہ تیار کردہ ٹائٹینیم ٹرانسپورٹ پرت میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد یہ sintered مواد الیکٹرولیسر اسٹیک میں اسمبلی کے لئے مخصوص سائز کے لئے مر جاتا ہے۔ کیتھوڈ جی ڈی ایل کو آسانی سے خریدا جاتا ہے اور مناسب سائز میں ڈائی کٹ (عام طور پر کاربن پیپر اور کاربن کپڑا استعمال کیا جاسکتا ہے)۔

چترا 3: ٹائٹینیم سائنٹرنگ عمل مینوفیکچرنگ پروسیس فلو چارٹ

2. کاتلیسٹ لیپت جھلی اور جھلی الیکٹروڈ اسمبلی (سی سی ایم اور ایم ای اے)

جھلی الیکٹروڈ اسمبلی (ایم ای اے) میں سی سی ایم اور کیتھوڈ اور انوڈ ٹرانسپورٹ پرت شامل ہیں۔ پی ای ایم الیکٹرولائزرز کے لئے ایم ای اے کی روایتی پیداوار کا عمل یہ ہے کہ سی سی ایم کی تشکیل کے ل spray اسپرے ٹکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے کیٹیلسٹ پولیمر مکسچر کو جھلی پر جمع کیا جائے ، جو اس کے بعد ایم ای اے کی تشکیل کے لئے ٹرانسپورٹ پرت کے ساتھ جمع ہوتا ہے۔

ماضی کی تحقیق سے ، سی سی ایم ایندھن کے سیل کی لاگت کا سب سے بڑا جزو ہے ، لہذا اخراجات کو کم کرنے کے مواقع پر بہت زیادہ تحقیق ہوئی ہے۔ یہ مواد تیار شدہ سی سی ایم تیار کرنے کے دو طریقوں پر غور کرتا ہے: الٹراسونک اسپرے اور سلاٹ کوٹنگ۔

-پرینگ پروٹون ایکسچینج جھلیوں پر کوٹنگ کیٹالسٹس کے لئے موجودہ تجرباتی اور روایتی پیداوار کے طریقہ کار کی نمائندگی کرتی ہے۔ یہ ایک سست عمل ہے جو بڑی پیداوار کی شرحوں میں آسانی سے توسیع پذیر نہیں ہوتا ہے۔

-سلاٹ کوٹنگ ایک R2R (رول ٹو رول) عمل ہے جو اعلی پیداوار اور پیمانے کی زیادہ سے زیادہ معیشتوں کو حاصل کرسکتا ہے۔

اس مضمون میں بیان کردہ سپرے کوٹنگ کے عمل کے ل it ، یہ فرض کیا جاتا ہے کہ الٹراسونک اسپرے کوٹر کو آر 2 آر (رول ٹو رول) کے عمل میں استعمال کیا جاتا ہے تاکہ کاتالسٹ آئن مکسچر کو جھلی پر جمع کروانے کے لئے الیکٹرویلیزر آر اینڈ ڈی ایپلی کیشنز (اعداد و شمار 4) میں فی الحال استعمال ہونے والے ایک شاٹ اسپرے سسٹم سے زیادہ شرح سے زیادہ شرح پر جمع کیا جاسکے۔ سپرے کوٹنگ سسٹم کو R2R خشک کرنے والے نظام کے ساتھ مربوط کیا گیا ہے جو پورے عمل میں لیپت اور غیر تیار شدہ جھلیوں کے معیار پر بھی نظر رکھتا ہے۔

چترا 4: سپرے کوٹنگ کے ذریعہ کاتالائٹس جمع کرنے کے لئے مینوفیکچرنگ کا عمل بہاؤ

جھلیوں پر اتپریرک جمع کرنے کے اعلی تھروپپٹ کو حاصل کرنے کے ل R ، آر 2 آر پروسیسنگ کے طریقوں کو تیار کرنا اور کوٹنگ ٹکنالوجیوں کا استعمال کرنا ضروری ہوسکتا ہے جو کاتالسٹ اور آئسومر مرکب کو تیزی سے جمع کرسکیں۔

یہ تجزیہ الٹراسونک سپرے کوٹنگ کے متبادل کے طور پر سلاٹ کوٹنگ کے استعمال کو بیان کرتا ہے کیونکہ سلاٹ کوٹنگ سپرے کوٹنگ سے زیادہ شرحوں پر جھلیوں کو کوٹ کرسکتی ہے اور پولیمر جھلی الیکٹروائلزرز کے لئے سی سی ایم اور ایم ای اے کی پیداوار کی شرح کو بڑھانے کے لئے ایک ممکنہ طریقہ کے طور پر ابھر رہی ہے۔

سلاٹ کوٹنگ کوٹنگ سسٹم کے لئے ذیلی سامان سپرے کے عمل سے ملتا جلتا ہے ، جس میں R2R سمیٹنے کا سامان اور کوالٹی کنٹرول سسٹم (ذیل میں شکل 5) شامل ہیں۔

چترا 5: سلاٹ کوٹنگ کے ذریعہ اتپریرک جمع کرنے کے لئے مینوفیکچرنگ کے عمل کا بہاؤ

سی سی ایم کو چھڑکنے یا سلاٹ کوٹنگ کے ذریعہ تیار کرنے کے بعد ، سی سی ایم اور ایم ای اے کو ٹرانسپورٹ پرت کا استعمال کرتے ہوئے اجزاء میں جمع کیا جاتا ہے۔

3. بائپولر پلیٹیں

بائپولر پلیٹیں الیکٹرولائزر میں ماپ کو الگ کرتی ہیں اور ری ایکٹنٹس اور مصنوعات کی نقل و حرکت کو مفایت شعار میں اور باہر کی سہولت فراہم کرتی ہیں۔ پچھلے مطالعات میں ، بائپولر پلیٹیں 316L سٹینلیس سٹیل سے بنی ہوسکتی ہیں۔ اس تجزیہ سے یہ فرض کیا گیا ہے کہ کنڈلیڈ ٹائٹینیم بائپولر پلیٹوں کی تشکیل کے لئے استعمال ہوتا ہے ، اور پھر پلاٹینم کی ایک پتلی پرت جسمانی بخار جمع (پی وی ڈی) کے ذریعہ بائپولر پلیٹوں پر چڑھائی جاتی ہے۔

پی ای ایم الیکٹرولائزرز میں استعمال ہونے والی بائپولر پلیٹوں کی موٹائی 0.1 سے 5 ملی میٹر کی مشترکہ رینج کے ساتھ بہت مختلف ہوتی ہے۔ اس تجزیہ کے ل 1. ، 1.5 ملی میٹر کی ایک عام بائپولر پلیٹ کی موٹائی کا انتخاب کیا گیا تھا ، جس میں اضافی پلاٹینم کوٹنگ کی موٹائی کو چھوڑ کر کیا گیا تھا۔

چترا 6: بائپولر پلیٹ مینوفیکچرنگ کا عمل

4. سنگل سیل اور الیکٹرولائزر اسمبلی

ایک بار جب انفرادی اجزاء تیار ہوجاتے ہیں تو ، اجزاء کو جمع کرنا اور الیکٹرولیزر اور اسٹیک میں ضم کرنا ضروری ہے (ذیل میں شکل 7 دیکھیں)۔ سب سے پہلے ، انفرادی الیکٹرولائزر جمع ہوتے ہیں۔ اس کے بعد انفرادی خلیوں کو سجا دیئے جاتے ہیں اور ایک ساتھ مل کر کمپریسڈ کیا جاتا ہے تاکہ الیکٹرولائزر اسٹیک تشکیل دیا جاسکے۔

ایک جمع سیل بنانے کے لئے ، بائپولر پلیٹ پر اسکرین پرنٹ شدہ گاسکیٹ یا فریم فلم (گسکیٹ) کا اطلاق ہوتا ہے ، اور جھلی الیکٹروڈ اسمبلی (بشمول سی سی ایم ، پی ٹی ایل ، اور جی ڈی ایل) کو بائپولر پلیٹ میں شامل کیا جاتا ہے۔ اسمبلی کو ٹھیک کیا جاتا ہے اور اسٹیک میں موجود دیگر جمع الیکٹرولائزرز میں شامل کیا جاتا ہے۔ ایک بار جب اسٹیک مکمل طور پر جمع ہوجاتا ہے تو ، ہارڈ ویئر (اختتامی پلیٹیں ، ٹائی سلاخوں وغیرہ) کو سیلوں کو کمپریس اور حفاظت کے لئے شامل کیا جاتا ہے۔

چترا 7: الیکٹرولائزر اسمبلی عمل

اسٹیک اسمبلی ماڈل پیداوار کے حجم کے پیمانے کے لحاظ سے آٹومیشن کی کئی پرتوں پر غور کرتا ہے۔ کم پیداواری حجم کی صورت میں ، اسمبلی کا عمل مکمل طور پر دستی ہے ، ایک ہی کارکن ہر اسمبلی کے عمل کو انجام دیتا ہے اور ہر قدم پر اسٹیک کی اسمبلی کی نگرانی کرتا ہے۔ دستی اسمبلی میں زیادہ کارکنوں کی ضرورت ہوتی ہے اور وہ خودکار عمل سے زیادہ آہستہ چلتی ہیں۔