ഹൈഡ്രജൻ ഉൽപാദനത്തിനായുള്ള അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് മെംബ്രൺ (എഇഎം) ജലവൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തിൻ്റെ പുരോഗതിയും സാമ്പത്തിക വിശകലനവും

AEM ഒരു പരിധിവരെ PEM-ൻ്റെയും പരമ്പരാഗത ഡയഫ്രം അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ലൈ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തിൻ്റെയും സങ്കരമാണ്. AEM ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് സെല്ലിൻ്റെ തത്വം ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. കാഥോഡിൽ, ഹൈഡ്രജനും OH-ഉം ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ വെള്ളം കുറയ്ക്കുന്നു. OH - ഡയഫ്രം വഴി ആനോഡിലേക്ക് ഒഴുകുന്നു, അവിടെ അത് വീണ്ടും സംയോജിച്ച് ഓക്സിജൻ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.

ലീ തുടങ്ങിയവർ. [1-2] ഉയർന്ന ക്വാട്ടേർനൈസ്ഡ് പോളിസ്റ്റൈറൈൻ, പോളിഫെനൈലിൻ എഇഎം ഹൈ-പെർഫോമൻസ് വാട്ടർ ഇലക്‌ട്രോലൈസർ എന്നിവ പഠിച്ചു, 1.8V വോൾട്ടേജിൽ 85 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ നിലവിലെ സാന്ദ്രത 2.7A/cm2 ആണെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിച്ചു. NiFe, PtRu/C എന്നിവ ഹൈഡ്രജൻ ഉൽപ്പാദനത്തിനുള്ള കാറ്റലിസ്റ്റുകളായി ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, നിലവിലെ സാന്ദ്രത 906mA/cm2 ആയി ഗണ്യമായി കുറഞ്ഞു. ചെൻ തുടങ്ങിയവർ. [5] ആൽക്കലൈൻ പോളിമർ ഫിലിം ഇലക്ട്രോലൈസറിൽ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയുള്ള നോൺ നോബിൾ മെറ്റൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കാറ്റലിസ്റ്റിൻ്റെ പ്രയോഗം പഠിച്ചു. വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണ ഹൈഡ്രജൻ ഉൽപ്പാദന ഉത്തേജകങ്ങളെ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതിനായി നിമോ ഓക്സൈഡുകൾ H2/NH3, NH3, H2, N2 എന്നീ വാതകങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത താപനിലകളിൽ കുറയ്ക്കുന്നു. 1.0A/cm2 വരെ നിലവിലെ സാന്ദ്രതയും 1.57V, 80°C എന്നിവയിൽ 75% ഊർജ്ജ പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമതയും ഉള്ള NiMo-NH3/H2 കാറ്റലിസ്റ്റ് H2/NH3 റിഡക്ഷൻ ഉള്ള മികച്ച പ്രകടനമാണ് കാണിക്കുന്നതെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. Evonik Industries, അതിൻ്റെ നിലവിലുള്ള ഗ്യാസ് സെപ്പറേഷൻ മെംബ്രൺ സാങ്കേതികവിദ്യയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, AEM ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിക് സെല്ലുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനായി ഒരു പേറ്റൻ്റ് പോളിമർ മെറ്റീരിയൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, കൂടാതെ നിലവിൽ ഒരു പൈലറ്റ് ലൈനിൽ മെംബ്രൺ ഉത്പാദനം വിപുലീകരിക്കുന്നു. അടുത്ത ഘട്ടം, ഉൽപ്പാദനം വർധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ വിശ്വാസ്യത പരിശോധിച്ച് ബാറ്ററി സവിശേഷതകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുക എന്നതാണ്.

നിലവിൽ, AEM ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിക് സെല്ലുകൾ നേരിടുന്ന പ്രധാന വെല്ലുവിളികൾ AEM ൻ്റെ ഉയർന്ന ചാലകതയുടെയും ആൽക്കലൈൻ പ്രതിരോധത്തിൻ്റെയും അഭാവമാണ്, കൂടാതെ വിലയേറിയ ലോഹ ഇലക്ട്രോകാറ്റലിസ്റ്റ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണ ചെലവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. അതേ സമയം, CO2 സെൽ ഫിലിമിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നത് ഫിലിം പ്രതിരോധവും ഇലക്ട്രോഡ് പ്രതിരോധവും കുറയ്ക്കും, അങ്ങനെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് പ്രകടനം കുറയ്ക്കും. AEM ഇലക്‌ട്രോലൈസറിൻ്റെ ഭാവി വികസന ദിശ ഇപ്രകാരമാണ്: 1. ഉയർന്ന ചാലകത, അയോൺ തിരഞ്ഞെടുക്കൽ, ദീർഘകാല ആൽക്കലൈൻ സ്ഥിരത എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് AEM വികസിപ്പിക്കുക. 2. വിലയേറിയ ലോഹ ഉൽപ്രേരകത്തിൻ്റെ ഉയർന്ന വിലയുടെ പ്രശ്നം മറികടക്കുക, വിലയേറിയ ലോഹവും ഉയർന്ന പ്രകടനവും ഇല്ലാതെ കാറ്റലിസ്റ്റ് വികസിപ്പിക്കുക. 3. നിലവിൽ, AEM ഇലക്‌ട്രോലൈസറിൻ്റെ ടാർഗെറ്റ് ചെലവ് $20 /m2 ആണ്, ഇത് വിലകുറഞ്ഞ അസംസ്‌കൃത വസ്തുക്കളിലൂടെയും കുറഞ്ഞ സിന്തസിസ് ഘട്ടങ്ങളിലൂടെയും കുറയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്, അങ്ങനെ AEM ഇലക്‌ട്രോലൈസറിൻ്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള ചിലവ് കുറയ്ക്കും. 4. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് സെല്ലിലെ CO2 ഉള്ളടക്കം കുറയ്ക്കുകയും ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുക.

[1] Liu L,Kohl P A. Anion Conducting multiblock copolymers with different tethered cations[J].Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.

[2] Li D, Park EJ, Zhu W, et al. ഉയർന്ന പ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ള അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് മെംബ്രൻ വാട്ടർ ഇലക്ട്രോലൈസറുകൾക്കുള്ള ഉയർന്ന ക്വാട്ടേർനൈസ്ഡ് പോളിസ്റ്റൈറൈൻ അയണോമറുകൾ[J]. നേച്ചർ എനർജി, 2020, 5: 378 — 385.