AEM é ata certo punto un híbrido de PEM e electrólise tradicional baseada en diafragma. O principio da cela electrolítica AEM móstrase na Figura 3. No cátodo, a auga redúcese para producir hidróxeno e OH -. OH: flúe a través do diafragma ata o ánodo, onde se recombina para producir osíxeno.
Li et al. [1-2] estudou o electrolizador de auga de alto rendemento AEM de poliestireno e polifenileno altamente cuaternizado, e os resultados mostraron que a densidade de corrente era de 2,7 A/cm2 a 85 °C a unha tensión de 1,8 V. Cando se usa NiFe e PtRu/C como catalizadores para a produción de hidróxeno, a densidade de corrente diminuíu significativamente ata 906 mA/cm2. Chen et al. [5] estudou a aplicación de catalizador electrolítico de metais non nobres de alta eficiencia no electrolizador de película de polímero alcalino. Os óxidos de NiMo foron reducidos por gases H2/NH3, NH3, H2 e N2 a diferentes temperaturas para sintetizar catalizadores de produción de hidróxeno electrolítico. Os resultados mostran que o catalizador NiMo-NH3/H2 con redución de H2/NH3 ten o mellor rendemento, cunha densidade de corrente de ata 1,0 A/cm2 e unha eficiencia de conversión de enerxía do 75% a 1,57 V e 80 °C. Evonik Industries, baseándose na súa tecnoloxía de membrana de separación de gases existente, desenvolveu un material polímero patentado para o seu uso en células electrolíticas AEM e actualmente está a expandir a produción de membrana nunha liña piloto. O seguinte paso é verificar a fiabilidade do sistema e mellorar as especificacións da batería, mentres aumenta a produción.
Na actualidade, os principais retos aos que se enfrontan as celas electrolíticas AEM son a falta de alta condutividade e resistencia alcalina de AEM, e o electrocatalizador de metal precioso aumenta o custo de fabricación de dispositivos electrolíticos. Ao mesmo tempo, o CO2 que entra na película da cela reducirá a resistencia da película e a resistencia do electrodo, reducindo así o rendemento electrolítico. A dirección de desenvolvemento futuro do electrolizador AEM é a seguinte: 1. Desenvolver AEM cunha alta condutividade, selectividade iónica e estabilidade alcalina a longo prazo. 2. Superar o problema do alto custo do catalizador de metais preciosos, desenvolver catalizador sen metal precioso e alto rendemento. 3. Actualmente, o custo obxectivo do electrolizador AEM é de 20 $/m2, que debe reducirse mediante materias primas baratas e pasos de síntese reducidos, para reducir o custo global do electrolizador AEM. 4. Reducir o contido de CO2 na cela electrolítica e mellorar o rendemento electrolítico.
[1] Liu L,Kohl P A. Anion conducting multiblock copolymers with different tethered cattions[J].Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, et al. Ionómeros de poliestireno altamente cuaternizado para electrolizadores de auga con membrana de intercambio aniónico de alto rendemento[J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Hora de publicación: 02-02-2023