AEM er til en vis grad en hybrid af PEM og traditionel diafragmabaseret ludelektrolyse. Princippet for AEM elektrolysecelle er vist i figur 3. Ved katoden reduceres vand til at producere brint og OH -. OH - strømmer gennem membranen til anoden, hvor den rekombinerer for at producere ilt.
Li et al. [1-2] undersøgte højt kvaterniseret polystyren og polyphenylen AEM højtydende vandelektrolysator, og resultaterne viste, at strømtætheden var 2,7A/cm2 ved 85°C ved en spænding på 1,8V. Ved anvendelse af NiFe og PtRu/C som katalysatorer til brintproduktion faldt strømtætheden betydeligt til 906mA/cm2. Chen et al. [5] undersøgte anvendelsen af højeffektiv ikke-ædelmetal elektrolytisk katalysator i alkalisk polymer film elektrolysator. NiMo-oxider blev reduceret med H2/NH3-, NH3-, H2- og N2-gasser ved forskellige temperaturer for at syntetisere elektrolytiske hydrogenproduktionskatalysatorer. Resultaterne viser, at NiMo-NH3/H2-katalysatoren med H2/NH3-reduktion har den bedste ydeevne med strømtæthed op til 1,0A/cm2 og energiomdannelseseffektivitet på 75 % ved 1,57V og 80°C. Evonik Industries, baseret på sin eksisterende gasseparationsmembranteknologi, har udviklet et patenteret polymermateriale til brug i AEM elektrolytiske celler og udvider i øjeblikket membranproduktionen på en pilotlinje. Det næste trin er at verificere systemets pålidelighed og forbedre batterispecifikationerne, samtidig med at produktionen opskaleres.
På nuværende tidspunkt er de største udfordringer for AEM elektrolytiske celler manglen på høj ledningsevne og alkalisk modstand af AEM, og ædelmetalelektrokatalysatoren øger omkostningerne ved fremstilling af elektrolytiske enheder. Samtidig vil CO2, der kommer ind i cellefilmen, reducere filmmodstanden og elektrodemodstanden og dermed reducere den elektrolytiske ydeevne. Den fremtidige udviklingsretning for AEM elektrolysator er som følger: 1. Udvikl AEM med høj ledningsevne, ionselektivitet og langsigtet alkalisk stabilitet. 2. Overvind problemet med høje omkostninger til ædelmetalkatalysator, udvikle katalysator uden ædelmetal og høj ydeevne. 3. I øjeblikket er målprisen for AEM-elektrolysator $20/m2, som skal reduceres gennem billige råmaterialer og reducerede syntesetrin for at reducere de samlede omkostninger ved AEM-elektrolysator. 4. Reducer CO2-indholdet i elektrolysecellen og forbedre den elektrolytiske ydeevne.
[1] Liu L,Kohl P A. Anionledende multiblok-copolymerer med forskellige forbundne kationer[J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, et al. Højt kvaterniserede polystyrenionomerer til højtydende anionbyttermembranvandelektrolysatorer[J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Indlægstid: 02-02-2023