Árið 1966 þróaði General Electric Company vatnsrafgreiningarfrumu byggða á róteindaleiðnihugmyndum og notaði fjölliða himnu sem raflausn. PEM frumur voru markaðssettar af General Electric árið 1978. Eins og er framleiðir fyrirtækið færri PEM frumur, aðallega vegna takmarkaðrar vetnisframleiðslu, stutts líftíma og hás fjárfestingarkostnaðar. PEM fruma hefur tvískauta uppbyggingu og raftengingar milli frumna eru gerðar í gegnum tvískauta plötur, sem gegna mikilvægu hlutverki við að losa lofttegundirnar sem myndast. Forskautið, bakskautið og himnuhópurinn mynda himnu rafskautssamstæðuna (MEA). Rafskautið er venjulega samsett úr góðmálmum eins og platínu eða iridium. Við forskautið er vatn oxað til að framleiða súrefni, rafeindir og róteindir. Við bakskautið streyma súrefni, rafeindir og róteindir sem forskautið framleiðir í gegnum himnuna til bakskautsins, þar sem þær eru minnkaðar til að framleiða vetnisgas. Meginreglan um PEM rafgreiningartæki er sýnd á myndinni.
PEM rafgreiningarfrumur eru venjulega notaðar til vetnisframleiðslu í litlum mæli, með hámarks vetnisframleiðslu um 30Nm3/klst og orkunotkun 174kW. Í samanburði við basískar frumur nær raunverulegt vetnisframleiðsluhraði PEM frumu næstum allt marksviðið. PEM fruman getur unnið við hærri straumþéttleika en basíska fruman, jafnvel allt að 1,6A/cm2, og rafgreiningarnýtingin er 48%-65%. Vegna þess að fjölliðafilman er ekki ónæm fyrir háum hita er hitastig rafgreiningarfrumunnar oft undir 80°C. Hoeller rafgreiningartæki hefur þróað bjartsýni frumuyfirborðstækni fyrir litla PEM rafgreiningartæki. Hægt er að hanna frumurnar í samræmi við kröfurnar, draga úr magni góðmálma og auka rekstrarþrýstinginn. Helsti kostur PEM rafgreiningartækis er að vetnisframleiðslan breytist nánast samstillt við þá orku sem veitt er, sem hentar vel til að breyta vetnisþörfinni. Hoeller frumur bregðast við 0-100% álagsbreytingum á nokkrum sekúndum. Einkaleyfisskyld tækni Hoeller er að gangast undir löggildingarprófanir og prófunarstöðin verður byggð í lok árs 2020.
Hreinleiki vetnis sem framleitt er af PEM frumum getur verið allt að 99,99%, sem er hærra en í basískum frumum. Að auki dregur afar lágt gas gegndræpi fjölliða himnunnar úr hættu á að mynda eldfimar blöndur, sem gerir rafgreiningartækinu kleift að starfa við mjög lágan straumþéttleika. Leiðni vatnsins sem kemur í rafgreiningartækið verður að vera minni en 1S/cm. Vegna þess að flutningur róteinda yfir fjölliða himnuna bregst hratt við sveiflum í krafti, geta PEM frumur starfað í mismunandi aflgjafastillingum. Þrátt fyrir að PEM fruman hafi verið markaðssett hefur hún nokkra ókosti, aðallega háan fjárfestingarkostnað og háan kostnað við bæði himna og rafskaut sem byggir á góðmálmi. Að auki er endingartími PEM frumna styttri en basískra frumna. Í framtíðinni þarf að bæta verulega getu PEM frumna til að framleiða vetni.
Pósttími: Feb-02-2023