AEM je u određenoj mjeri hibrid PEM-a i tradicionalne elektrolize na bazi dijafragme. Princip rada AEM elektrolitičke ćelije prikazan je na slici 3. Na katodi se voda redukuje kako bi se proizveo vodonik i OH -. OH — teče kroz dijafragmu do anode, gdje se rekombinuje i proizvodi kisik.
Li et al. [1-2] proučavali su visokokvaternizirani polistiren i polifenilen AEM elektrolizer vode visokih performansi, a rezultati su pokazali da je gustoća struje 2,7 A/cm2 na 85°C pri naponu od 1,8 V. Kada se koriste NiFe i PtRu/C kao katalizatori za proizvodnju vodonika, gustina struje je značajno smanjena na 906mA/cm2. Chen et al. [5] proučavao je primjenu visokoučinkovitog elektrolitičkog katalizatora neplemenitih metala u elektrolizeru alkalnog polimernog filma. NiMo oksidi su reducirani plinovima H2/NH3, NH3, H2 i N2 na različitim temperaturama kako bi se sintetizirali elektrolitički katalizatori za proizvodnju vodika. Rezultati pokazuju da NiMo-NH3/H2 katalizator sa redukcijom H2/NH3 ima najbolje performanse, sa gustinom struje do 1,0A/cm2 i efikasnošću konverzije energije od 75% na 1,57V i 80°C. Evonik Industries, zasnovana na postojećoj tehnologiji membrane za odvajanje gasa, razvila je patentirani polimerni materijal za upotrebu u AEM elektrolitičkim ćelijama i trenutno proširuje proizvodnju membrana na pilot liniji. Sljedeći korak je provjera pouzdanosti sistema i poboljšanje specifikacija baterija, uz povećanje proizvodnje.
Trenutno, glavni izazovi s kojima se suočavaju AEM elektrolitičke ćelije su nedostatak visoke provodljivosti i alkalne otpornosti AEM-a, a elektrokatalizator plemenitih metala povećava cijenu proizvodnje elektrolitičkih uređaja. Istovremeno, CO2 koji ulazi u ćelijski film će smanjiti otpor filma i otpor elektrode, smanjujući tako elektrolitičke performanse. Budući smjer razvoja AEM elektrolizera je sljedeći: 1. Razviti AEM sa visokom provodljivošću, ionskom selektivnošću i dugotrajnom alkalnom stabilnošću. 2. Prevladati problem visoke cijene katalizatora plemenitih metala, razviti katalizator bez plemenitog metala i visoke performanse. 3. Trenutno, ciljni trošak AEM elektrolizera je 20 USD/m2, koji se mora smanjiti kroz jeftine sirovine i smanjene korake sinteze, kako bi se smanjila ukupna cijena AEM elektrolizera. 4. Smanjite sadržaj CO2 u elektrolitičkoj ćeliji i poboljšajte elektrolitičke performanse.
[1] Liu L, Kohl P A. Anionski provodljivi multiblok kopolimeri s različitim vezanim kationima [J]. Časopis za nauku o polimerima, dio A: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, et al. Visoko kvaternizirani polistirenski jonomeri za vodene elektrolizere s anionskom izmjenjivačem visokih performansi [J]. Energija prirode, 2020, 5: 378 — 385.
Vrijeme objave: Feb-02-2023