AEM გარკვეულწილად არის PEM-ისა და ტრადიციული დიაფრაგმის დაფუძნებული ლაის ელექტროლიზის ჰიბრიდი. პრინციპი AEM ელექტროლიტური საკანში ნაჩვენებია სურათი 3. კათოდზე წყალი მცირდება წყალბადის და OH - წარმოებისთვის. OH - მიედინება დიაფრაგმის გავლით ანოდში, სადაც ის ხელახლა აერთიანებს ჟანგბადის წარმოქმნას.
ლი და სხვ. [1-2] შეისწავლა უაღრესად კვატერნიზებული პოლისტირონი და პოლიფენილენი AEM მაღალი ხარისხის წყლის ელექტროლიზატორი და შედეგებმა აჩვენა, რომ დენის სიმკვრივე იყო 2,7A/cm2 85°C-ზე 1,8 ვ ძაბვის დროს. NiFe და PtRu/C წყალბადის წარმოების კატალიზატორებად გამოყენებისას დენის სიმკვრივე მნიშვნელოვნად შემცირდა 906mA/cm2-მდე. ჩენი და სხვ. [5] შეისწავლა მაღალი ეფექტურობის არაკეთილშობილური ლითონის ელექტროლიტური კატალიზატორის გამოყენება ტუტე პოლიმერული ფირის ელექტროლიზატორში. NiMo ოქსიდები შემცირდა H2/NH3, NH3, H2 და N2 აირებით სხვადასხვა ტემპერატურაზე ელექტროლიტური წყალბადის წარმოების კატალიზატორების სინთეზისთვის. შედეგები აჩვენებს, რომ NiMo-NH3/H2 კატალიზატორს H2/NH3 შემცირებით აქვს საუკეთესო შესრულება, დენის სიმკვრივით 1.0A/cm2-მდე და ენერგიის გარდაქმნის ეფექტურობა 75% 1.57V და 80°C. Evonik Industries-მა, გაზის გამყოფი მემბრანის არსებულ ტექნოლოგიაზე დაყრდნობით, შეიმუშავა დაპატენტებული პოლიმერული მასალა AEM ელექტროლიტურ უჯრედებში გამოსაყენებლად და ამჟამად აფართოებს მემბრანის წარმოებას საპილოტე ხაზზე. შემდეგი ნაბიჯი არის სისტემის საიმედოობის შემოწმება და ბატარეის სპეციფიკაციების გაუმჯობესება, წარმოების გაზრდის დროს.
ამჟამად, AEM ელექტროლიტური უჯრედების წინაშე მდგარი ძირითადი გამოწვევები არის AEM-ის მაღალი გამტარობის და ტუტე წინააღმდეგობის ნაკლებობა, ხოლო ძვირფასი ლითონის ელექტროკატალიზატორი ზრდის ელექტროლიტური მოწყობილობების წარმოების ღირებულებას. ამავდროულად, უჯრედის ფილმში შემავალი CO2 შეამცირებს ფირის წინააღმდეგობას და ელექტროდის წინააღმდეგობას, რითაც ამცირებს ელექტროლიტურ მოქმედებას. AEM ელექტროლიზატორის სამომავლო განვითარების მიმართულება შემდეგია: 1. განავითარეთ AEM მაღალი გამტარობით, იონური სელექციურობით და გრძელვადიანი ტუტე სტაბილურობით. 2. გადალახეთ ძვირფასი ლითონის კატალიზატორის მაღალი ღირებულების პრობლემა, შეიმუშავეთ კატალიზატორი ძვირფასი ლითონის გარეშე და მაღალი ეფექტურობით. 3. ამჟამად, AEM ელექტროლიზატორის სამიზნე ღირებულებაა 20$/მ2, რომელიც უნდა შემცირდეს იაფი ნედლეულისა და შემცირებული სინთეზის საფეხურებით, რათა შემცირდეს AEM ელექტროლიზატორის საერთო ღირებულება. 4. შეამცირეთ CO2 შემცველობა ელექტროლიტურ უჯრედში და გააუმჯობესეთ ელექტროლიტური მოქმედება.
[1] Liu L, Kohl P A. ანიონური გამტარი მრავალბლოკიანი კოპოლიმერები სხვადასხვა მიჯაჭვული კატიონებით [J]. პოლიმერული მეცნიერების ჟურნალი ნაწილი A: პოლიმერული ქიმია, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, და სხვ. უაღრესად კვატერნიზებული პოლისტიროლის იონომერები მაღალი ეფექტურობის ანიონის გაცვლის მემბრანის წყლის ელექტროლიზერებისთვის [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
გამოქვეყნების დრო: თებ-02-2023