AEM هو إلى حد ما مزيج من PEM والتحليل الكهربائي التقليدي القائم على الحجاب الحاجز. يظهر مبدأ الخلية الإلكتروليتية AEM في الشكل 3. عند الكاثود، يتم تقليل الماء لإنتاج الهيدروجين وOH-. OH — يتدفق عبر الحجاب الحاجز إلى القطب الموجب، حيث يتحد مرة أخرى لإنتاج الأكسجين.
لي وآخرون. [1-2] قام بدراسة محلل الماء الكهربائي عالي الأداء من البوليسترين الرباعي والبولي فينيلين AEM، وأظهرت النتائج أن كثافة التيار كانت 2.7 أمبير / سم 2 عند 85 درجة مئوية عند جهد 1.8 فولت. عند استخدام NiFe وPtRu/C كمحفزات لإنتاج الهيدروجين، انخفضت كثافة التيار بشكل ملحوظ إلى 906 مللي أمبير/سم2. تشن وآخرون. [5] درس تطبيق المحفز الكهربائي المعدني غير النبيل عالي الكفاءة في المحلل الكهربائي لفيلم البوليمر القلوي. تم اختزال أكاسيد NiMo بواسطة غازات H2/NH3 وNH3 وH2 وN2 عند درجات حرارة مختلفة لتصنيع محفزات إنتاج الهيدروجين الإلكتروليتي. أظهرت النتائج أن المحفز NiMo-NH3/H2 مع تقليل H2/NH3 يتمتع بأفضل أداء، مع كثافة تيار تصل إلى 1.0A/cm2 وكفاءة تحويل الطاقة بنسبة 75% عند 1.57 فولت و80 درجة مئوية. قامت شركة Evonik Industries، استنادًا إلى تقنية غشاء فصل الغاز الحالية، بتطوير مادة بوليمر حاصلة على براءة اختراع لاستخدامها في الخلايا الإلكتروليتية AEM وتقوم حاليًا بتوسيع إنتاج الأغشية على خط تجريبي. والخطوة التالية هي التحقق من موثوقية النظام وتحسين مواصفات البطارية، مع زيادة الإنتاج.
في الوقت الحاضر، تتمثل التحديات الرئيسية التي تواجه خلايا التحليل الكهربائي AEM في الافتقار إلى الموصلية العالية والمقاومة القلوية لـ AEM، كما أن المحفز الكهربائي للمعادن الثمينة يزيد من تكلفة تصنيع أجهزة التحليل الكهربائي. وفي الوقت نفسه، سيؤدي دخول ثاني أكسيد الكربون إلى غشاء الخلية إلى تقليل مقاومة الغشاء ومقاومة القطب، وبالتالي تقليل أداء التحليل الكهربائي. اتجاه التطوير المستقبلي للمحلل الكهربائي AEM هو كما يلي: 1. تطوير AEM بموصلية عالية وانتقائية أيونية واستقرار قلوي طويل المدى. 2. التغلب على مشكلة التكلفة العالية لمحفز المعادن الثمينة، وتطوير محفز بدون معادن ثمينة وأداء عالي. 3. في الوقت الحالي، تبلغ التكلفة المستهدفة للمحلل الكهربائي AEM 20 دولارًا أمريكيًا للمتر المربع، والتي يجب تخفيضها من خلال المواد الخام الرخيصة وخطوات التصنيع المخفضة، وذلك لتقليل التكلفة الإجمالية للمحلل الكهربائي AEM. 4. تقليل محتوى ثاني أكسيد الكربون في الخلية الإلكتروليتية وتحسين الأداء الإلكتروليتي.
[1] Liu L,Kohl P A. Anion يجري بوليمرات مشتركة متعددة الكتل مع كاتيونات مربوطة مختلفة [J]. مجلة علوم البوليمرات الجزء أ: كيمياء البوليمرات, 2018, 56(13): 1395 - 1403.
[2] لي د، بارك إي جيه، تشو دبليو، وآخرون. أيونمرات البوليسترين الرباعية للغاية للمحللات الكهربية للمياه ذات غشاء التبادل الأنيوني عالي الأداء [J]. طاقة الطبيعة، 2020، 5: 378 – 385.
وقت النشر: 02 فبراير 2023