1966an, General Electric Company-k ur-zelula elektrolitikoa garatu zuen protoi-eroapen kontzeptuan oinarrituta, polimero-mintza elektrolito gisa erabiliz. PEM zelulak General Electric-ek 1978an merkaturatu zituen. Gaur egun, konpainiak PEM zelula gutxiago ekoizten ditu, batez ere hidrogeno-ekoizpen mugatua, bizitza laburra eta inbertsio kostu handia duelako. PEM zelula batek egitura bipolarra du, eta zelulen arteko konexio elektrikoak plaka bipolarren bidez egiten dira, eta horiek zeregin garrantzitsua betetzen dute sortutako gasak deskargatzeko. Anodoak, katodoak eta mintz taldeak mintz-elektrodoen multzoa (MEA) osatzen dute. Elektrodoa metal preziatuez osatuta egon ohi da, hala nola platinoa edo iridioa. Anodoan, ura oxidatzen da oxigenoa, elektroiak eta protoiak sortzeko. Katodoan, anodoak sortutako oxigenoa, elektroiak eta protoiak mintzean zehar zirkulatzen dute katodoraino, eta han murrizten dira hidrogeno gasa sortzeko. PEM elektrolizagailuaren printzipioa irudian ageri da.
PEM zelula elektrolitikoak eskala txikian hidrogenoa ekoizteko erabili ohi dira, gehienez 30Nm3/h inguruko hidrogeno-ekoizpena eta 174kW-ko potentzia-kontsumoa. Zelula alkalinoarekin alderatuta, PEM zelularen benetako hidrogenoaren ekoizpen-tasa ia muga-tarte osoa estaltzen du. PEM zelulak zelula alkalinoak baino korronte dentsitate handiagoan lan egin dezake, nahiz eta 1,6A/cm2-ra arte, eta eraginkortasun elektrolitikoa %48-65ekoa da. Polimero-filma tenperatura altuarekiko erresistentea ez denez, zelula elektrolitikoaren tenperatura 80 °C-tik beherakoa izaten da. Hoeller elektrolizatzaileak zelula gainazaleko teknologia optimizatu bat garatu du PEM elektrolizatzaile txikietarako. Zelulak eskakizunen arabera diseinatu daitezke, metal preziatuen kopurua murriztuz eta funtzionamendu-presioa handituz. PEM elektrolizagailuaren abantaila nagusia hidrogenoaren ekoizpena ia sinkronoki aldatzen dela hornitzen den energiarekin, hau da, hidrogeno-eskariaren aldaketarako egokia da. Hoeller zelulek segundotan erantzuten diete % 0-100eko karga-aldaketei. Hoellerrek patentatutako teknologia baliozkotze probak egiten ari dira, eta proba-instalazioa 2020 amaierarako eraikiko da.
PEM zelulek ekoizten duten hidrogenoaren garbitasuna % 99,99koa izan daiteke, hau da, zelula alkalinoena baino handiagoa. Gainera, polimero-mintzaren gas-iragazkortasun oso baxuak nahasketa sukoiak sortzeko arriskua murrizten du, elektrolizatzaileak korronte-dentsitate oso baxuetan funtziona dezan. Elektrolizagailura hornitutako uraren eroankortasuna 1S/cm baino txikiagoa izan behar da. Polimero-mintzean zehar protoi-garraioak potentziaren gorabeherei azkar erantzuten dienez, PEM zelulek elikadura-hornidura modu desberdinetan funtziona dezakete. PEM zelula komertzializatu bada ere, desabantaila batzuk ditu, batez ere inbertsio-kostu handia eta mintz zein metal preziatuen elektrodoen gastu handia. Gainera, PEM zelulen bizitza zelula alkalinoena baino laburragoa da. Etorkizunean, PEM zelulek hidrogenoa ekoizteko gaitasuna asko hobetu behar da.
Argitalpenaren ordua: 2023-02-02