1966માં, જનરલ ઈલેક્ટ્રીક કંપનીએ ઈલેક્ટ્રોલાઈટ તરીકે પોલિમર મેમ્બ્રેનનો ઉપયોગ કરીને પ્રોટોન વહન ખ્યાલ પર આધારિત વોટર ઈલેક્ટ્રોલાઈટીક કોષ વિકસાવ્યો હતો. જનરલ ઇલેક્ટ્રિક દ્વારા 1978માં PEM કોષોનું વ્યાપારીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું. હાલમાં, કંપની તેના મર્યાદિત હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન, ટૂંકા જીવન અને ઉચ્ચ રોકાણ ખર્ચને કારણે ઓછા PEM કોષોનું ઉત્પાદન કરે છે. PEM સેલમાં દ્વિધ્રુવી માળખું હોય છે, અને કોષો વચ્ચેના વિદ્યુત જોડાણો દ્વિધ્રુવી પ્લેટો દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, જે ઉત્પન્ન થયેલ વાયુઓના વિસર્જનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. એનોડ, કેથોડ અને મેમ્બ્રેન ગ્રુપ મેમ્બ્રેન ઇલેક્ટ્રોડ એસેમ્બલી (MEA) બનાવે છે. ઇલેક્ટ્રોડ સામાન્ય રીતે પ્લેટિનમ અથવા ઇરીડિયમ જેવી કિંમતી ધાતુઓથી બનેલું હોય છે. એનોડ પર, ઓક્સિજન, ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન ઉત્પન્ન કરવા માટે પાણીનું ઓક્સિડેશન થાય છે. કેથોડ પર, એનોડ દ્વારા ઉત્પાદિત ઓક્સિજન, ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન મેમ્બ્રેન દ્વારા કેથોડમાં પરિભ્રમણ કરે છે, જ્યાં તેઓ હાઇડ્રોજન ગેસ ઉત્પન્ન કરવા માટે ઘટે છે. PEM ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરનો સિદ્ધાંત આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે.
PEM ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોષોનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નાના પાયે હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન માટે થાય છે, જેમાં મહત્તમ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન લગભગ 30Nm3/h અને 174kW નો પાવર વપરાશ હોય છે. આલ્કલાઇન સેલની સરખામણીમાં, PEM સેલનો વાસ્તવિક હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન દર લગભગ સમગ્ર મર્યાદા શ્રેણીને આવરી લે છે. PEM સેલ આલ્કલાઇન સેલ કરતાં વધુ વર્તમાન ઘનતા પર કામ કરી શકે છે, 1.6A/cm2 સુધી પણ, અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કાર્યક્ષમતા 48%-65% છે. કારણ કે પોલિમર ફિલ્મ ઉચ્ચ તાપમાન માટે પ્રતિરોધક નથી, ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોષનું તાપમાન ઘણીવાર 80 °C થી નીચે હોય છે. Hoeller electrolyzer એ નાના PEM ઈલેક્ટ્રોલાઈઝર માટે ઓપ્ટિમાઈઝ્ડ સેલ સરફેસ ટેકનોલોજી વિકસાવી છે. કિંમતી ધાતુઓની માત્રામાં ઘટાડો કરીને અને ઓપરેટિંગ દબાણમાં વધારો કરીને, કોષોને જરૂરિયાતો અનુસાર ડિઝાઇન કરી શકાય છે. PEM ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન લગભગ પૂરી પાડવામાં આવતી ઉર્જા સાથે સુમેળમાં બદલાય છે, જે હાઇડ્રોજનની માંગમાં ફેરફાર માટે યોગ્ય છે. હોલર કોષો સેકન્ડોમાં 0-100% લોડ રેટિંગ ફેરફારોને પ્રતિસાદ આપે છે. હોલરની પેટન્ટ ટેક્નોલોજી માન્યતા પરીક્ષણોમાંથી પસાર થઈ રહી છે, અને પરીક્ષણ સુવિધા 2020 ના અંત સુધીમાં બનાવવામાં આવશે.
PEM કોશિકાઓ દ્વારા ઉત્પાદિત હાઇડ્રોજનની શુદ્ધતા 99.99% જેટલી ઊંચી હોઇ શકે છે, જે આલ્કલાઇન કોષો કરતાં વધારે છે. વધુમાં, પોલિમર મેમ્બ્રેનની અત્યંત ઓછી ગેસ અભેદ્યતા જ્વલનશીલ મિશ્રણો બનાવવાનું જોખમ ઘટાડે છે, જે ઇલેક્ટ્રોલાઈઝરને અત્યંત ઓછી વર્તમાન ઘનતા પર કામ કરવાની મંજૂરી આપે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઈઝરને પૂરા પાડવામાં આવતા પાણીની વાહકતા 1S/cm કરતાં ઓછી હોવી જોઈએ. કારણ કે પોલિમર મેમ્બ્રેન પર પ્રોટોન ટ્રાન્સપોર્ટ પાવર વધઘટને ઝડપથી પ્રતિક્રિયા આપે છે, PEM કોષો વિવિધ પાવર સપ્લાય મોડ્સમાં કામ કરી શકે છે. જોકે PEM સેલનું વ્યાપારીકરણ કરવામાં આવ્યું છે, તેના કેટલાક ગેરફાયદા છે, મુખ્યત્વે ઉચ્ચ રોકાણ ખર્ચ અને પટલ અને કિંમતી ધાતુ આધારિત ઇલેક્ટ્રોડ બંનેનો ઊંચો ખર્ચ. વધુમાં, PEM કોશિકાઓની સેવા જીવન આલ્કલાઇન કોશિકાઓ કરતા ટૂંકી છે. ભવિષ્યમાં, હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે PEM સેલની ક્ષમતામાં ઘણો સુધારો કરવાની જરૂર છે.
પોસ્ટ સમય: ફેબ્રુઆરી-02-2023