En 1966, General Electric Company evoluigis akvon elektrolizan ĉelon bazitan sur protonkondukta koncepto, uzante polimermembranon kiel elektroliton. PEM-ĉeloj estis komercigitaj fare de General Electric en 1978. Nuntempe, la firmao produktas malpli da PEM-ĉeloj, plejparte pro ĝia limigita hidrogenproduktado, mallonga vivo kaj alta investkosto. PEM-ĉelo havas dupolusan strukturon, kaj elektraj ligoj inter ĉeloj estas faritaj per dupolusaj platoj, kiuj ludas gravan rolon en malŝarĝo de la generitaj gasoj. La anodo, katodo kaj membrangrupo formas la membran-elektrodan asembleon (MEA). La elektrodo estas kutime kunmetita de valormetaloj kiel ekzemple plateno aŭ iridio. Ĉe la anodo, akvo estas oksigenita por produkti oksigenon, elektronojn kaj protonojn. Ĉe la katodo, la oksigeno, elektronoj kaj protonoj produktitaj per la anodo cirkulas tra la membrano al la katodo, kie ili estas reduktitaj por produkti hidrogenan gason. La principo de PEM-elektrolizilo estas montrita en la figuro.
PEM-elektrolizaj ĉeloj estas kutime uzitaj por malgrandskala hidrogenproduktado, kun maksimuma hidrogenproduktado de proksimume 30Nm3/h kaj elektrokonsumo de 174kW. Kompare kun alkala ĉelo, la fakta hidrogenproduktada indico de PEM-ĉelo preskaŭ kovras la tutan limintervalon. La PEM-ĉelo povas funkcii je pli alta kurenta denseco ol la alkala ĉelo, eĉ ĝis 1.6A/cm2, kaj la elektroliza efikeco estas 48% -65%. Ĉar la polimera filmo ne estas imuna al alta temperaturo, la temperaturo de la elektroliza ĉelo ofte estas sub 80 °C. Hoeller elektrolizilo evoluigis optimumigitan ĉelan surfacteknologion por malgrandaj PEM-elektroliziloj. La ĉeloj povas esti desegnitaj laŭ la postuloj, reduktante la kvanton de valormetaloj kaj pliigante la operacian premon. La ĉefa avantaĝo de PEM-elektrolizilo estas, ke la hidrogenproduktado ŝanĝiĝas preskaŭ sinkrone kun la energio provizita, kiu taŭgas por la ŝanĝo de hidrogena postulo. Hoeller-ĉeloj respondas al 0-100%-ŝarĝaj taksaj ŝanĝoj en sekundoj. La patentita teknologio de Hoeller spertas validigajn testojn, kaj la testinstalaĵo estos konstruita antaŭ la fino de 2020.
La pureco de hidrogeno produktita de PEM-ĉeloj povas esti same alta kiel 99.99%, kio estas pli alta ol tiu de alkalaj ĉeloj. Krome, la ekstreme malalta gaspermeablo de la polimermembrano reduktas la riskon de formado de brulemaj miksaĵoj, permesante al la elektrolizilo funkcii ĉe ekstreme malaltaj kurentdensecoj. La kondukteco de la akvo provizita al la elektrolizilo devas esti malpli ol 1S/cm. Ĉar protontransporto trans la polimermembrano respondas rapide al potencfluktuoj, PEM-ĉeloj povas funkciigi en malsamaj elektroprovizreĝimoj. Kvankam la PEM-ĉelo estis komercigita, ĝi havas kelkajn malavantaĝojn, plejparte la altan investkoston kaj la altan elspezon de kaj membrano kaj valormetalaj elektrodoj bazitaj. Krome, la funkcidaŭro de PEM-ĉeloj estas pli mallonga ol tiu de alkalaj ĉeloj. En la estonteco, la kapacito de PEM-ĉelo produkti hidrogenon devas esti multe plibonigita.
Afiŝtempo: Feb-02-2023