Експериментальне дослідження ефективності накопичування та використання водню на основі електролізера та паливного елемента

UKR: Метою статті є аналіз ефективності електролізу води як методу виробництва та накопичення водню, а також оцінка перспектив його використання у паливних елементах для зберігання та перетворення енергії. Розглянуто три основні методи електролізу: лужний, мембранний (PEMEL) та високотемпературний (HTES). Дослідження підтверджують, що ефективність процесу значною мірою залежить від температури та електрохімічних параметрів, а оптимальний температурний діапазон для електролізу води становить 373–400 К. Особливу увагу приділено кінетичним факторам, таким як перенапруги на електродах, омічні втрати та утворення газових бульбашок, які можуть знижувати продуктивність електролізерів. PEM-електроліз визначено як одну з перспективних технологій виробництва водню завдяки високій швидкості реакції та можливості інтеграції у компактні системи. Крім того, досліджено ефективність паливних елементів на основі протонообмінної мембрани (PEMFC), які можуть використовуватися у мобільних і стаціонарних енергетичних системах. Висновки роботи підтверджують доцільність подальшого розвитку електролітичних технологій для виробництва водню, що відкриває можливості для їх впровадження у сфері відновлюваної енергетики та транспорту.

ENG: The purpose of the article is to analyze the efficiency of water electrolysis as a method for hydrogen production and storage, as well as to assess the prospects of its use in fuel cells for energy storage and conversion. Three main electrolysis methods are considered: alkaline, membrane (PEMEL), and high-temperature (HTES). The research confirms that the efficiency of the process largely depends on temperature and electrochemical parameters, with the optimal temperature range for water electrolysis being 373–400 K. Special attention is given to kinetic factors such as electrode overpotentials, ohmic losses, and the formation of gas bubbles, which can reduce the performance of electrolyzers. PEM electrolysis is identified as one of the promising hydrogen production technologies due to its high reaction rate and the possibility of integration into compact systems. In addition, the efficiency of proton exchange membrane (PEMFC)-based fuel cells is explored, as they can be used in both mobile and stationary energy systems. The conclusions of the work confirm the feasibility of further development of electrolytic technologies for hydrogen production, opening opportunities for their implementation in renewable energy and transportation sectors.