1966 թվականին General Electric Company-ն մշակել է ջրի էլեկտրոլիտիկ բջիջ՝ հիմնված պրոտոնային հաղորդման հայեցակարգի վրա՝ որպես էլեկտրոլիտ օգտագործելով պոլիմերային թաղանթը: PEM բջիջները առևտրայնացվել են General Electric-ի կողմից 1978 թվականին: Ներկայումս ընկերությունը արտադրում է ավելի քիչ PEM բջիջներ՝ հիմնականում ջրածնի սահմանափակ արտադրության, կարճ կյանքի և ներդրումային բարձր արժեքի պատճառով: PEM բջիջն ունի երկբևեռ կառուցվածք, և բջիջների միջև էլեկտրական միացումները կատարվում են երկբևեռ թիթեղների միջոցով, որոնք կարևոր դեր են խաղում առաջացած գազերը լիցքաթափելու գործում: Անոդը, կաթոդը և թաղանթային խումբը կազմում են թաղանթային էլեկտրոդների հավաքը (MEA): Էլեկտրոդը սովորաբար կազմված է թանկարժեք մետաղներից, ինչպիսիք են պլատինը կամ իրիդիումը: Անոդում ջուրը օքսիդացվում է՝ արտադրելով թթվածին, էլեկտրոններ և պրոտոններ։ Կաթոդում թթվածինը, էլեկտրոնները և պրոտոնները, որոնք արտադրվում են անոդով, թաղանթով շրջանառվում են դեպի կաթոդ, որտեղ դրանք կրճատվում են՝ առաջացնելով ջրածնի գազ։ PEM էլեկտրոլիզատորի սկզբունքը ներկայացված է նկարում:
PEM էլեկտրոլիտիկ բջիջները սովորաբար օգտագործվում են փոքրածավալ ջրածնի արտադրության համար, որոնց առավելագույն ջրածնի արտադրությունը կազմում է մոտ 30 Նմ3/ժ և էներգիայի սպառումը 174 կՎտ: Համեմատած ալկալային բջիջի հետ՝ PEM բջիջի ջրածնի արտադրության փաստացի արագությունը գրեթե ընդգրկում է ամբողջ սահմանային միջակայքը: PEM բջիջը կարող է աշխատել ավելի բարձր հոսանքի խտությամբ, քան ալկալային բջիջը, նույնիսկ մինչև 1.6A/cm2, իսկ էլեկտրոլիտիկ արդյունավետությունը 48%-65% է: Քանի որ պոլիմերային թաղանթը բարձր ջերմաստիճանի նկատմամբ դիմացկուն չէ, էլեկտրոլիտիկ բջիջի ջերմաստիճանը հաճախ 80°C-ից ցածր է: Hoeller electrolyzer-ը մշակել է բջջային մակերեսի օպտիմալացված տեխնոլոգիա փոքր PEM էլեկտրոլիզատորների համար: Խցերը կարող են նախագծվել ըստ պահանջների՝ նվազեցնելով թանկարժեք մետաղների քանակը և բարձրացնելով աշխատանքային ճնշումը։ PEM էլեկտրոլիզատորի հիմնական առավելությունն այն է, որ ջրածնի արտադրությունը փոխվում է գրեթե համաժամանակյա մատակարարվող էներգիայի հետ, ինչը հարմար է ջրածնի պահանջարկի փոփոխության համար: Hoeller բջիջները արձագանքում են 0-100% բեռի վարկանիշի փոփոխություններին վայրկյանների ընթացքում: Հոլերի արտոնագրված տեխնոլոգիան անցնում է վավերացման փորձարկումներ, և փորձարկման հաստատությունը կկառուցվի մինչև 2020 թվականի վերջ:
PEM բջիջների կողմից արտադրվող ջրածնի մաքրությունը կարող է հասնել մինչև 99,99%, ինչը ավելի բարձր է, քան ալկալային բջիջները: Բացի այդ, պոլիմերային թաղանթի չափազանց ցածր գազի թափանցելիությունը նվազեցնում է դյուրավառ խառնուրդների առաջացման ռիսկը՝ թույլ տալով էլեկտրոլիզատորին աշխատել չափազանց ցածր հոսանքի խտությամբ: Էլեկտրոլիզատորին մատակարարվող ջրի հաղորդունակությունը պետք է լինի 1S/սմ-ից պակաս: Քանի որ պրոտոնի տեղափոխումը պոլիմերային թաղանթով արագ արձագանքում է հոսանքի տատանումներին, PEM բջիջները կարող են աշխատել էներգիայի մատակարարման տարբեր ռեժիմներով: Չնայած PEM բջիջը առևտրայնացվել է, այն ունի որոշ թերություններ, հիմնականում ներդրումային բարձր արժեքը և ինչպես թաղանթային, այնպես էլ թանկարժեք մետաղների վրա հիմնված էլեկտրոդների բարձր ծախսերը: Բացի այդ, PEM բջիջների ծառայության ժամկետը ավելի կարճ է, քան ալկալային բջիջները: Ապագայում PEM բջջի ջրածին արտադրելու կարողությունը մեծապես պետք է բարելավվի:
Հրապարակման ժամանակը՝ Փետրվար-02-2023