PEM 대 알칼리성 전해조: 어떤 수소 생산 기술이 귀하의 필요에 더 적합할까요?

수소 생산 기술을 선택할 때 양성자 교환막(PEM) 전해조와 알칼리 전해조 중 어떤 것을 선택할지는 여러 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 다음 비교를 통해 결정을 내리는 데 도움을 드리겠습니다.

I. 기술적 성능

1. 전류 밀도와 에너지 소비

• 알칼리 전해조: 전류 밀도는 일반적으로 0.2~0.4 A/cm²이며, 두 시스템의 에너지 소비량은 비슷합니다.

• PEM 전해조: 전류 밀도는 1~2 A/cm²에 이르며, 두 시스템의 에너지 소비량은 비슷합니다.

2. 부하 범위 및 응답 속도

• 알칼리 전해조: 부하 조정 범위 40~100%, 느린 시작 및 정지 속도(뜨거운 시작 1~5분, 차가운 시작 1~5시간), 풍력/태양광 발전과 같은 간헐적 에너지에는 적합하지 않음 - 가스 누출을 방지하기 위해 압력 균형이 필요함.

• PEM 전해조: 부하 범위 0%–120%, 빠른 시작 및 정지(핫 스타트) <5초, 콜드 스타트 ​​5~10분), 변동하는 재생 에너지에 맞춰 매우 적합합니다.

2. 비용 요소

1. 장비 비용

• 알칼리 전해조: 가격이 저렴하고 전극에 귀금속이 포함되어 있지 않습니다. 국내 시장 점유율이 높으며, 장비 가격은 PEM의 1/4~1/6 수준입니다.

• PEM 전해조: 촉매에 이리듐, 백금 등 귀금속이 필요하기 때문에 고가(해외 가격은 알칼리 전해조의 1.2~1.5배, 국내 가격은 4~6배)입니다. 그러나 해외 가격 대비 성능이 우수하며, 국내 생산은 국산화 및 규모화를 통해 원가를 절감하고 있습니다.

2. 운영 비용

• 알칼리 전해조: 설비 비용이 낮고, 에너지 소비가 높으며, 향후 에너지 소비 최적화가 가능합니다.

• PEM 전해조: 에너지 소비량이 낮아 비용을 절감할 수 있지만, 장비와 귀금속 비용이 전체 운영 비용을 끌어올리고 비용 절감은 전류 밀도 증가, 이리듐 사용량 감소 및 현지화에 달려 있습니다.

3. 적용 시나리오

1. 알칼리 전해조 적용 시나리오:

• 대규모 산업용 수소.

• 수질 요구 사항이 낮은 시나리오: 일반적인 탈이온수를 사용할 수 있으며, 고순도 물 공급이 제한된 지역에 적합합니다.

2. PEM 전해조 적용 시나리오:

• 재생 에너지 결합 시나리오(풍력/태양광): 빠른 대응, 폭넓은 부하 범위, 오프그리드 분산형 수소 생산(예: 섬, 광산 지역)에 적합.

• 고순도 수소 시나리오(수소 충전소 등): 추가 분리 없이 고순도 수소를 직접 생산합니다.

IV. 미래 동향

• 알칼리 전해조: 에너지 소비 감소(격막/촉매 업그레이드)와 전류 밀도 개선에 중점을 두어 비용 성능을 더욱 최적화합니다.

• PEM 전해조: 기술혁신(귀금속 사용량 감소), 국산화 및 스케일업 비용 절감을 통해 비용 절감 후 시장 점유율 확대가 예상됩니다.

요약

• 알칼리성 전해조를 선택하세요: 대규모 저비용 수소 생산에 대한 수요가 있는 경우, 수원의 순도를 고려해야 합니다.

• PEM 전해조를 선택하세요: 빠른 대응에 중점을 두고, 재생 에너지의 변동에 적응하고, 고순도 수소를 추구하며, 초기 투자 비용이 더 높더라도 수용 가능한 경우입니다.