Development and Analysis of Proton Exchange Water Electrolyzer (PEMWE) Model with Chemical Degradation Phenomenon

Klimagassutslipp representerer en pågående global problemstilling som presser land over hele verden mot en økning av mengden energi produsert av fornybare energikilder. For å håndtere at fornybare energikilder generelt ikke opererer hele tiden kreves et effektivt energilagringssystem. Hydrogen betraktes som en god kandidat for lagring av fornybar energi. I denne avhandlingen gjennomføres en detaljert litteraturgjennomgang for å studere forskjellige hydrogenproduksjonsteknologier. Det har vist seg at vannelektrolysatoren spiller en viktig rolle for fornybare ressurser basert på hydrogen. Derfor blir det i dette arbeidet analysert en detaljert modell av en Proton Exchange Membrane Water Electrolyzer (PEMWE) og det kjemiske nedbrytningsfenomenet PEMWE. Spesielt utvikles en matematisk modell for PEMWE-drift i steady state. Simuleringer utføres ved å variere driftsforholdene (temperatur, strømtetthet og trykk) og effekten på cellespenningen undersøkes ved bruk av MATLAB®. I tillegg analyseres en kjemisk nedbrytingsmodell for å studere membranoppløsningen i fravær av kilder til metallioniske urenheter. Dette viste innflytelsen fra driftsparametrene på nedbrytningsfenomenet. De viktigste resultatene av dette arbeidet er bidragene til forskningsaktiviteter og grunnlag for ytterligere optimalisering av PEM vannelektolysatorer. Disse aktivitetene utføres som en del av forskningsprosjektet Clean Energy Export som utnytter Norges potensiale for fremtidig energieksport til Europa