1966 yılında General Electric Company, elektrolit olarak polimer membranı kullanan proton iletim konseptine dayalı su elektrolitik hücresini geliştirdi. PEM hücreleri 1978 yılında General Electric tarafından ticarileştirildi. Şu anda şirket, sınırlı hidrojen üretimi, kısa ömrü ve yüksek yatırım maliyeti nedeniyle daha az PEM hücresi üretiyor. PEM hücresi bipolar bir yapıya sahiptir ve hücreler arasındaki elektriksel bağlantılar, üretilen gazların boşaltılmasında önemli rol oynayan bipolar plakalar aracılığıyla yapılır. Anot, katot ve membran grubu membran elektrot düzeneğini (MEA) oluşturur. Elektrot genellikle platin veya iridyum gibi değerli metallerden oluşur. Anotta su, oksijen, elektron ve proton üretmek üzere oksitlenir. Katotta, anot tarafından üretilen oksijen, elektronlar ve protonlar membrandan katoda doğru sirküle ederek hidrojen gazı üretmek üzere indirgenirler. PEM elektrolizör prensibi şekilde gösterilmiştir.
PEM elektrolitik hücreleri genellikle küçük ölçekli hidrojen üretimi için kullanılır; maksimum hidrojen üretimi yaklaşık 30Nm3/saattir ve güç tüketimi 174kW'tır. Alkali hücreyle karşılaştırıldığında, PEM hücresinin gerçek hidrojen üretim hızı neredeyse tüm sınır aralığını kapsar. PEM hücresi, alkalin hücreden daha yüksek bir akım yoğunluğunda, hatta 1,6A/cm2'ye kadar çalışabilir ve elektrolitik verimliliği %48-%65'tir. Polimer film yüksek sıcaklığa dayanıklı olmadığından elektrolitik hücrenin sıcaklığı genellikle 80°C'nin altındadır. Hoeller elektrolizörü, küçük PEM elektrolizörleri için optimize edilmiş bir hücre yüzeyi teknolojisi geliştirmiştir. Hücreler ihtiyaca göre tasarlanarak değerli metal miktarı azaltılabilir ve çalışma basıncı arttırılabilir. PEM elektrolizörünün temel avantajı, hidrojen talebinin değişimine uygun olarak hidrojen üretiminin sağlanan enerjiyle neredeyse eşzamanlı olarak değişmesidir. Hoeller hücreleri %0-100 yük oranı değişikliklerine saniyeler içinde yanıt verir. Hoeller'in patentli teknolojisi doğrulama testlerinden geçiyor ve test tesisi 2020 yılı sonuna kadar inşa edilecek.
PEM hücreleri tarafından üretilen hidrojenin saflığı, alkalin hücrelerinkinden daha yüksek olan %99,99'a kadar çıkabilir. Ayrıca polimer membranın son derece düşük gaz geçirgenliği, yanıcı karışımlar oluşturma riskini azaltarak elektrolizörün son derece düşük akım yoğunluklarında çalışmasına olanak tanır. Elektrolizöre sağlanan suyun iletkenliği 1S/cm'den az olmalıdır. Polimer membran boyunca proton taşınması güç dalgalanmalarına hızlı tepki verdiği için PEM hücreleri farklı güç kaynağı modlarında çalışabilir. PEM hücresi ticarileştirilmiş olmasına rağmen, yüksek yatırım maliyeti ve hem membran hem de değerli metal bazlı elektrotların yüksek maliyeti gibi bazı dezavantajları vardır. Ayrıca PEM hücrelerinin kullanım ömrü alkalin hücrelere göre daha kısadır. Gelecekte PEM hücresinin hidrojen üretme kapasitesinin büyük ölçüde geliştirilmesi gerekiyor.
Gönderim zamanı: Şubat-02-2023