Соли 1966 ширкати General Electric ҳуҷайраи электролитии обро дар асоси консепсияи интиқоли протон бо истифода аз мембранаи полимерӣ ҳамчун электролит таҳия кард. Ҳуҷайраҳои PEM аз ҷониби General Electric дар соли 1978 тиҷоратӣ карда шуданд. Дар айни замон, ширкат камтар ҳуҷайраҳои PEM истеҳсол мекунад, асосан аз сабаби истеҳсоли маҳдуди гидроген, мӯҳлати кӯтоҳ ва арзиши баланди сармоягузорӣ. Ҳуҷайраи PEM дорои сохтори дуқутбаӣ мебошад ва робитаҳои электрикӣ байни ҳуҷайраҳо тавассути плитаҳои биполярӣ ба амал меоянд, ки дар холӣ кардани газҳои тавлидшуда нақши муҳим доранд. Анод, катод ва гурӯҳи мембрана маҷмӯи электроди мембранаро (MEA) ташкил медиҳанд. Электрод одатан аз металлҳои қиматбаҳо ба монанди платина ё иридиум иборат аст. Дар анод об оксид мешавад, то ки оксиген, электронҳо ва протонҳо ба вуҷуд ояд. Дар катод оксиген, электронҳо ва протонҳое, ки анод тавлид мекунанд, тавассути мембрана ба катод гардиш мекунанд ва дар он ҷо онҳо барои тавлиди гази гидроген коҳиш меёбанд. Принсипи электролизери PEM дар расм нишон дода шудааст.
Ҳуҷайраҳои электролитии PEM одатан барои истеҳсоли миқёси хурди гидроген истифода мешаванд, ки ҳадди аксар истеҳсоли гидроген тақрибан 30 Нм3 / соат ва масрафи қувваи барқ 174 кВт мебошад. Дар муқоиса бо ҳуҷайраҳои сілтӣ, суръати воқеии истеҳсоли гидрогени ҳуҷайраи PEM тақрибан тамоми доираи маҳдудро фаро мегирад. Ҳуҷайраи PEM метавонад дар зичии ҷараён баландтар аз ҳуҷайраи сілтӣ кор кунад, ҳатто то 1,6А/см2 ва самаранокии электролитӣ 48%-65% аст. Азбаски плёнкаи полимерй ба харорати баланд тобовар нест, харорати хучраи электролизй аксар вакт аз 80°С паст мешавад. Электролизери Ҳоллер технологияи оптимизатсияшудаи сатҳи ҳуҷайраро барои электролизерҳои хурди PEM таҳия кардааст. Ҳуҷайраҳоро мувофиқи талабот тарҳрезӣ кардан мумкин аст, ки миқдори металлҳои қиматбаҳоро кам карда, фишори кориро зиёд кунанд. Бартарии асосии электролизери PEM дар он аст, ки истеҳсоли гидроген бо энергияи додашуда тақрибан синхронӣ тағйир меёбад, ки барои тағир додани талаботи гидроген мувофиқ аст. Ҳуҷайраҳои Ҳоллер ба тағирёбии рейтинги сарборӣ дар сонияҳо 0-100% ҷавоб медиҳанд. Технологияи патентии Ҳоллер аз санҷишҳои тасдиқкунӣ мегузарад ва иншооти озмоишӣ то охири соли 2020 сохта мешавад.
Тозагии гидрогени аз ҷониби ҳуҷайраҳои PEM тавлидшуда метавонад то 99,99% баланд бошад, ки нисбат ба ҳуҷайраҳои сілтӣ баландтар аст. Гайр аз ин, гузариши нихоят пасти гази мембранаи полимерй хавфи ба вучуд омадани омехтахои оташгирандаро кам карда, имкон медихад, ки электролизер дар зичии нихоят пасти чараён кор кунад. Кобилиятнокии оби ба электролизер додашуда бояд аз 1С/см камтар бошад. Азбаски интиқоли протон тавассути мембранаи полимерӣ ба тағирёбии қувва зуд ҷавоб медиҳад, ҳуҷайраҳои PEM метавонанд дар режимҳои гуногуни таъминоти барқ кор кунанд. Гарчанде ки ҳуҷайраи PEM тиҷоратӣ шудааст, он дорои баъзе нуқсонҳо, асосан арзиши баланди сармоягузорӣ ва хароҷоти баланди ҳам мембрана ва ҳам электродҳои металлии қиматбаҳо мебошад. Илова бар ин, мӯҳлати хизмати ҳуҷайраҳои PEM назар ба ҳуҷайраҳои сілтӣ кӯтоҳтар аст. Дар оянда иқтидори ҳуҷайраҳои PEM барои истеҳсоли гидроген бояд хеле беҳтар карда шавад.
Вақти фиристодан: феврал-02-2023