AEM sampai batas tertentu merupakan gabungan dari PEM dan elektrolisis alkali berbasis diafragma tradisional. Prinsip sel elektrolitik AEM ditunjukkan pada Gambar 3. Di katoda, air direduksi menghasilkan hidrogen dan OH -. OH — mengalir melalui diafragma ke anoda, tempat ia bergabung kembali untuk menghasilkan oksigen.
Li dkk. [1-2] mempelajari elektroliser air berkinerja tinggi polistiren dan polifenilen AEM berperforma tinggi, dan hasilnya menunjukkan bahwa rapat arus adalah 2,7A/cm2 pada 85°C pada tegangan 1,8V. Saat menggunakan NiFe dan PtRu/C sebagai katalis untuk produksi hidrogen, rapat arus menurun secara signifikan hingga 906mA/cm2. Chen dkk. [5] mempelajari penerapan katalis elektrolitik non-logam mulia dengan efisiensi tinggi dalam elektroliser film polimer alkali. NiMo oksida direduksi oleh gas H2/NH3, NH3, H2 dan N2 pada temperatur berbeda untuk mensintesis katalis produksi hidrogen elektrolitik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa katalis NiMo-NH3/H2 dengan reduksi H2/NH3 memiliki kinerja terbaik, dengan rapat arus hingga 1,0A/cm2 dan efisiensi konversi energi sebesar 75% pada 1,57V dan 80°C. Evonik Industries, berdasarkan teknologi membran pemisahan gas yang ada, telah mengembangkan bahan polimer yang dipatenkan untuk digunakan dalam sel elektrolitik AEM dan saat ini sedang memperluas produksi membran pada jalur percontohan. Langkah selanjutnya adalah memverifikasi keandalan sistem dan meningkatkan spesifikasi baterai, sekaligus meningkatkan produksi.
Saat ini, tantangan utama yang dihadapi sel elektrolitik AEM adalah kurangnya konduktivitas tinggi dan ketahanan basa AEM, dan elektrokatalis logam mulia meningkatkan biaya pembuatan perangkat elektrolitik. Pada saat yang sama, CO2 yang memasuki film sel akan mengurangi resistansi film dan resistansi elektroda, sehingga menurunkan kinerja elektrolitik. Arah pengembangan elektroliser AEM ke depan adalah sebagai berikut: 1. Mengembangkan AEM dengan konduktivitas tinggi, selektivitas ion, dan stabilitas basa jangka panjang. 2. Mengatasi masalah tingginya biaya katalis logam mulia, mengembangkan katalis tanpa logam mulia dan kinerja tinggi. 3. Saat ini, target biaya elektroliser AEM adalah $20 /m2, yang perlu dikurangi melalui bahan baku yang murah dan mengurangi langkah-langkah sintesis, sehingga dapat mengurangi biaya keseluruhan elektroliser AEM. 4. Mengurangi kandungan CO2 dalam sel elektrolitik dan meningkatkan kinerja elektrolitik.
[1] Liu L,Kohl PA. Anion melakukan kopolimer multiblok dengan kation tertambat berbeda[J].Jurnal Ilmu Polimer Bagian A: Kimia Polimer, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, dkk. Ionomer polistiren berkekuatan tinggi untuk elektroliser air membran penukar anion berkinerja tinggi [J]. Energi Alam, 2020, 5: 378 — 385.
Waktu posting: Feb-02-2023