In 1966 het General Electric Company waterelektrolitiese sel ontwikkel wat gebaseer is op protongeleidingskonsep, wat polimeermembraan as elektroliet gebruik. PEM-selle is in 1978 deur General Electric gekommersialiseer. Tans vervaardig die maatskappy minder PEM-selle, hoofsaaklik vanweë sy beperkte waterstofproduksie, kort lewe en hoë beleggingskoste. 'n PEM-sel het 'n bipolêre struktuur, en elektriese verbindings tussen selle word gemaak deur bipolêre plate, wat 'n belangrike rol speel in die ontlading van die gegenereerde gasse. Die anode, katode en membraangroep vorm die membraanelektrodesamestelling (MEA). Die elektrode bestaan gewoonlik uit edelmetale soos platinum of iridium. By die anode word water geoksideer om suurstof, elektrone en protone te produseer. By die katode sirkuleer die suurstof, elektrone en protone wat deur die anode geproduseer word deur die membraan na die katode, waar hulle gereduseer word om waterstofgas te produseer. Die beginsel van PEM elektroliseerder word in die figuur getoon.
PEM-elektrolitiese selle word gewoonlik vir kleinskaalse waterstofproduksie gebruik, met 'n maksimum waterstofproduksie van ongeveer 30Nm3/h en 'n kragverbruik van 174kW. In vergelyking met alkaliese sel, dek die werklike waterstofproduksietempo van PEM-sel amper die hele limietreeks. Die PEM-sel kan teen 'n hoër stroomdigtheid as die alkaliese sel werk, selfs tot 1.6A/cm2, en die elektrolitiese doeltreffendheid is 48%-65%. Omdat die polimeerfilm nie teen hoë temperature bestand is nie, is die temperatuur van die elektrolitiese sel dikwels onder 80°C. Hoeller elektrolyseerder het 'n geoptimaliseerde seloppervlaktegnologie vir klein PEM elektroliseerders ontwikkel. Die selle kan volgens die vereistes ontwerp word, wat die hoeveelheid edelmetale verminder en die bedryfsdruk verhoog. Die grootste voordeel van PEM elektroliseerder is dat die waterstofproduksie amper sinchronies verander met die energie wat verskaf word, wat geskik is vir die verandering van waterstofvraag. Hoeller-selle reageer binne sekondes op 0-100% lasgraderingveranderings. Hoeller se gepatenteerde tegnologie ondergaan valideringstoetse, en die toetsfasiliteit sal teen die einde van 2020 gebou word.
Die suiwerheid van waterstof wat deur PEM-selle geproduseer word, kan so hoog as 99,99% wees, wat hoër is as dié van alkaliese selle. Daarbenewens verminder die uiters lae gasdeurlaatbaarheid van die polimeermembraan die risiko om vlambare mengsels te vorm, wat die elektroliseerder in staat stel om teen uiters lae stroomdigthede te werk. Die geleidingsvermoë van die water wat aan die elektroliseerder verskaf word, moet minder as 1S/cm wees. Omdat protonvervoer oor die polimeermembraan vinnig reageer op kragskommelings, kan PEM-selle in verskillende kragtoevoermodusse werk. Alhoewel die PEM-sel gekommersialiseer is, het dit 'n paar nadele, hoofsaaklik die hoë beleggingskoste en die hoë koste van beide membraan- en edelmetaalgebaseerde elektrodes. Daarbenewens is die dienslewe van PEM-selle korter as dié van alkaliese selle. In die toekoms moet die kapasiteit van PEM-sel om waterstof te produseer aansienlik verbeter word.
Postyd: Feb-02-2023