AEM zināmā mērā ir PEM un tradicionālās diafragmas bāzes sārma elektrolīzes hibrīds. AEM elektrolītiskās šūnas princips ir parādīts 3. attēlā. Pie katoda ūdens tiek reducēts, lai iegūtu ūdeņradi un OH -. OH — caur diafragmu plūst uz anodu, kur rekombinējas, veidojot skābekli.
Li et al. [1-2] pētīja augsti kvaternizētu polistirola un polifenilēna AEM augstas veiktspējas ūdens elektrolizatoru, un rezultāti parādīja, ka strāvas blīvums bija 2,7A/cm2 85°C temperatūrā pie 1,8V sprieguma. Izmantojot NiFe un PtRu/C kā katalizatorus ūdeņraža ražošanai, strāvas blīvums ievērojami samazinājās līdz 906mA/cm2. Chen et al. [5] pētīja augstas efektivitātes necēlmetālu elektrolītiskā katalizatora pielietojumu sārmainās polimēru plēves elektrolizatorā. NiMo oksīdi tika reducēti ar H2/NH3, NH3, H2 un N2 gāzēm dažādās temperatūrās, lai sintezētu elektrolītiskos ūdeņraža ražošanas katalizatorus. Rezultāti liecina, ka NiMo-NH3/H2 katalizatoram ar H2/NH3 samazinājumu ir vislabākā veiktspēja ar strāvas blīvumu līdz 1,0A/cm2 un enerģijas pārveidošanas efektivitāti 75% pie 1,57V un 80°C. Evonik Industries, pamatojoties uz esošo gāzu atdalīšanas membrānas tehnoloģiju, ir izstrādājusi patentētu polimēru materiālu izmantošanai AEM elektrolītiskos šūnās un pašlaik paplašina membrānu ražošanu izmēģinājuma līnijā. Nākamais solis ir pārbaudīt sistēmas uzticamību un uzlabot akumulatora specifikācijas, vienlaikus palielinot ražošanu.
Pašlaik galvenās problēmas, ar kurām saskaras AEM elektrolītiskās šūnas, ir AEM augstas vadītspējas un sārma pretestības trūkums, un dārgmetālu elektrokatalizators palielina elektrolītisko ierīču ražošanas izmaksas. Tajā pašā laikā CO2, kas nonāk šūnas plēvē, samazinās plēves pretestību un elektrodu pretestību, tādējādi samazinot elektrolītisko veiktspēju. AEM elektrolizatora turpmākais attīstības virziens ir šāds: 1. Izstrādāt AEM ar augstu vadītspēju, jonu selektivitāti un ilgtermiņa sārmainu stabilitāti. 2. Pārvariet dārgmetālu katalizatora augsto izmaksu problēmu, izstrādājiet katalizatoru bez dārgmetāla un augstas veiktspējas. 3. Pašlaik AEM elektrolizatora mērķa izmaksas ir USD 20/m2, kas ir jāsamazina, izmantojot lētas izejvielas un samazinot sintēzes posmus, lai samazinātu AEM elektrolizatora kopējās izmaksas. 4. Samaziniet CO2 saturu elektrolītiskajā šūnā un uzlabojiet elektrolītisko darbību.
[1] Liu L, Kohl P A. Anjonu vadoši daudzbloku kopolimēri ar dažādiem piesaistītiem katjoniem [J]. Journal of Polymer Science, A daļa: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395–1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W u.c. Augsti kvaternizēti polistirola jonomēri augstas veiktspējas anjonu apmaiņas membrānas ūdens elektrolizatoriem[J]. Dabas enerģija, 2020, 5: 378–385.
Ievietošanas laiks: 02.02.2023