Mnamo mwaka wa 1966, Kampuni ya General Electric ilitengeneza seli ya elektroliti ya maji kulingana na dhana ya upitishaji wa protoni, kwa kutumia membrane ya polima kama elektroliti. Seli za PEM ziliuzwa kibiashara na General Electric mwaka wa 1978. Hivi sasa, kampuni inazalisha seli chache za PEM, hasa kwa sababu ya uzalishaji mdogo wa hidrojeni, maisha mafupi na gharama kubwa ya uwekezaji. Kiini cha PEM kina muundo wa bipolar, na uunganisho wa umeme kati ya seli hufanywa kupitia sahani za bipolar, ambazo zina jukumu muhimu katika kutoa gesi zinazozalishwa. Kikundi cha anode, cathode, na membrane huunda mkusanyiko wa elektrodi ya membrane (MEA). Electrode kawaida huundwa na madini ya thamani kama vile platinamu au iridium. Katika anode, maji hutiwa oksidi ili kutoa oksijeni, elektroni na protoni. Katika cathode, oksijeni, elektroni na protoni zinazozalishwa na anode huzunguka kupitia membrane hadi cathode, ambapo hupunguzwa kuzalisha gesi ya hidrojeni. Kanuni ya electrolyzer ya PEM imeonyeshwa kwenye takwimu.
Seli za elektroliti za PEM kwa kawaida hutumiwa kwa uzalishaji mdogo wa hidrojeni, zenye kiwango cha juu cha uzalishaji wa hidrojeni takriban 30Nm3/h na matumizi ya nguvu ya 174kW. Ikilinganishwa na seli ya alkali, kiwango halisi cha uzalishaji wa hidrojeni cha seli ya PEM karibu kinafunika masafa yote ya kikomo. Kiini cha PEM kinaweza kufanya kazi kwa msongamano mkubwa wa sasa kuliko seli ya alkali, hata hadi 1.6A/cm2, na ufanisi wa elektroliti ni 48% -65%. Kwa sababu filamu ya polima haihimili joto la juu, halijoto ya seli ya elektroliti mara nyingi huwa chini ya 80°C. Elektroliza ya Hoeller imeunda teknolojia ya uso wa seli iliyoboreshwa kwa vieletroli vidogo vya PEM. Seli zinaweza kuundwa kulingana na mahitaji, kupunguza kiasi cha madini ya thamani na kuongeza shinikizo la uendeshaji. Faida kuu ya electrolyzer ya PEM ni kwamba uzalishaji wa hidrojeni hubadilika karibu sawa na nishati iliyotolewa, ambayo inafaa kwa mabadiliko ya mahitaji ya hidrojeni. Seli za Hoeller hujibu mabadiliko ya 0-100% ya ukadiriaji wa upakiaji kwa sekunde. Teknolojia ya hakimiliki ya Hoeller inafanyiwa majaribio ya uthibitishaji, na kituo cha majaribio kitajengwa mwishoni mwa 2020.
Usafi wa hidrojeni inayozalishwa na seli za PEM inaweza kuwa juu hadi 99.99%, ambayo ni ya juu kuliko ile ya seli za alkali. Kwa kuongezea, upenyezaji wa gesi wa chini sana wa membrane ya polima hupunguza hatari ya kutengeneza michanganyiko inayoweza kuwaka, ikiruhusu elektroliza kufanya kazi kwa msongamano wa chini sana wa sasa. Conductivity ya maji hutolewa kwa electrolyzer lazima iwe chini ya 1S / cm. Kwa sababu usafirishaji wa protoni kwenye membrane ya polima hujibu haraka kushuka kwa nguvu, seli za PEM zinaweza kufanya kazi katika njia tofauti za usambazaji wa nishati. Ingawa seli ya PEM imeuzwa kibiashara, ina hasara fulani, hasa gharama kubwa ya uwekezaji na gharama kubwa ya membrane na elektrodi za msingi za chuma. Kwa kuongeza, maisha ya huduma ya seli za PEM ni mfupi kuliko ya seli za alkali. Katika siku zijazo, uwezo wa seli ya PEM kuzalisha hidrojeni unahitaji kuboreshwa sana.
Muda wa kutuma: Feb-02-2023