AEM, bir dereceye kadar PEM ve geleneksel diyafram bazlı kül suyu elektrolizinin bir melezidir. AEM elektrolitik hücresinin çalışma prensibi Şekil 3'te gösterilmektedir. Katotta su indirgenerek hidrojen ve OH- üretilir. OH - diyaframdan anoda doğru akar ve burada oksijen üretmek üzere yeniden birleşir.
Li ve diğerleri. [1-2] yüksek oranda kuaternize polistiren ve polifenilen AEM yüksek performanslı su elektrolizörünü inceledi ve sonuçlar, 1,8V voltajda 85°C'de akım yoğunluğunun 2,7A/cm2 olduğunu gösterdi. Hidrojen üretimi için katalizör olarak NiFe ve PtRu/C kullanıldığında akım yoğunluğu önemli ölçüde 906 mA/cm2'ye düştü. Chen ve diğerleri. [5], alkalin polimer film elektrolizöründe yüksek verimli asal olmayan metal elektrolitik katalizörün uygulanmasını inceledi. NiMo oksitler, elektrolitik hidrojen üretim katalizörlerini sentezlemek için farklı sıcaklıklarda H2/NH3, NH3, H2 ve N2 gazları ile indirgendi. Sonuçlar, H2/NH3 azaltımına sahip NiMo-NH3/H2 katalizörünün, 1,0A/cm2'ye kadar akım yoğunluğu ve 1,57V ve 80°C'de %75 enerji dönüşüm verimliliği ile en iyi performansa sahip olduğunu göstermektedir. Evonik Industries, mevcut gaz ayırma membran teknolojisine dayanarak, AEM elektrolitik hücrelerde kullanılmak üzere patentli bir polimer malzeme geliştirdi ve şu anda bir pilot hat üzerinde membran üretimini genişletiyor. Bir sonraki adım, üretimin ölçeğini artırırken sistemin güvenilirliğini doğrulamak ve pil özelliklerini iyileştirmektir.
Şu anda, AEM elektrolitik hücrelerinin karşılaştığı temel zorluklar, AEM'nin yüksek iletkenliğinin ve alkali direncinin olmamasıdır ve değerli metal elektrokatalizörü, elektrolitik cihazların üretim maliyetini arttırır. Aynı zamanda hücre filmine giren CO2, film direncini ve elektrot direncini azaltarak elektrolitik performansı düşürecektir. AEM elektrolizörünün gelecekteki gelişim yönü aşağıdaki gibidir: 1. Yüksek iletkenliğe, iyon seçiciliğine ve uzun vadeli alkali stabiliteye sahip AEM'yi geliştirin. 2. Değerli metal katalizörün yüksek maliyeti sorununun üstesinden gelin, değerli metal içermeyen ve yüksek performanslı katalizör geliştirin. 3. Şu anda, AEM elektrolizörünün hedef maliyeti 20 $/m2'dir ve AEM elektrolizörünün genel maliyetini azaltmak için bunun ucuz hammaddeler ve azaltılmış sentez adımları yoluyla düşürülmesi gerekmektedir. 4. Elektrolitik hücredeki CO2 içeriğini azaltın ve elektrolitik performansı artırın.
[1] Liu L,Kohl P A. Farklı bağlı katyonlara sahip anyon iletken çok bloklu kopolimerler[J].Polimer Bilimi Dergisi Bölüm A: Polimer Kimyası, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W,ve diğerleri. Yüksek performanslı anyon değişim membranlı su elektrolizörleri için yüksek düzeyde kuaternize polistiren iyonomerler[J]. Doğa Enerjisi, 2020, 5: 378 — 385.
Gönderim zamanı: Şubat-02-2023