制取氢气的难度不仅在技术层面的复杂性上，也涉及经济、安全和环境等诸多方面的考量。 近期，朗盛在其Lewatit UltraPure系列中开发出了可用于PEM电解（质子交换膜电解）水处理的特殊离子交换树脂牌号。该工艺可将可再生能源产生的电能转化为氢气，被认为是可持续生产这种珍贵气体的有效方法。通过这种方式，可以更好地补偿风能和太阳能的不稳定性。 专家认为，在向氢能经济过渡的过程中，PEM电解将发挥重要作用。与碱性电解法相比，PEM电解法的电流密度高，可以在较小的系统中生产氢气。另一个优势是：加氢站可以直接连接到高压出口。 目前，该工艺已经发展得非常成熟，可以实现兆瓦级的高效生产。这就要求对工艺用水进行持续净化。朗盛推荐其Lewatit UltraPure 1242 MD（强碱阴离子交换树脂，SBA）、Lewatit UltraPure 1212 MD（强酸阳离子交换树脂，SAC）和Lewatit UltraPure 1295 MD离子交换树脂，这些树脂针对该应用进行了优化，以确保低TOC（总有机碳）排放。
朗盛液体净化技术（LPT）业务部门正在与知名气体生产商洽谈，以制定PEM电解厂高效水处理标准。LPT技术市场经理Hans-Juergen Wedemeyer解释说：“我们的技术专长与高性能离子交换树脂相结合，为系统的水净化过程提供了支持。初步应用测试结果可模拟工厂条件，并优化使用最先进的Lewatit UltraPure离子交换树脂。朗盛因此为可持续的、气候友好型能源供应提供了支持。”
在PEM电解过程中，质子交换膜（PEM）被用来将水分解成氢（H2）和氧（O2）。如果这一过程所需的电力来自可再生能源，则可实现极低的二氧化碳排放量。PEM技术采用多个水回路。此外，还不断引入清洁水源，以补偿制氢过程中的水损失。
用于净化PEM电解系统工艺用水的三级抛光装置。阴离子交换模块（SBA 过滤器，Lewatit UltraPure 1242 MD SBA）、阳离子交换模块（SAC 过滤器，Lewatit UltraPure 1212 MD SAC）和混床（Lewatit UltraPure 1295 MD）。
由于矿物质和其他杂质会在很短的时间内严重损坏膜，因此脱盐水被用作工艺用水。例如，在100兆瓦PEM系统中，每小时大约需要循环6,000到7,000立方米的工艺用水，因此需要进行适当的处理。
在加工过程中，工作温度在50至70°C之间。这会从系统组件中释放出金属和有机杂质。为了实现稳定的氢气生产和 PEM 系统的经济使用寿命，必须不断将这些杂质降至最低。朗盛利用Lewatit UltraPure树脂结合紫外线设计了一种特殊的工艺水处理方法。
Lewatit UP（超纯水）离子交换树脂用于在使用PEM电解法制氢过程中持续净化水流。
为了稳定水循环质量，约占总水量3%至6%的部分流量将在抛光装置中持续净化。朗盛建议在上游使用紫外线灯氧化有机物（TOC），然后结合使用阴阳离子交换树脂和抛光过滤器。
原文始发于微信公众号（朗盛中国）：氢气生产领域的创新力量：朗盛离子交换树脂
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