AEM is tot 'n mate 'n hibried van PEM en tradisionele diafragma-gebaseerde loogelektrolise. Die beginsel van AEM-elektrolitiese sel word in Figuur 3 getoon. By die katode word water gereduseer om waterstof en OH⁻ te produseer. OH⁻ vloei deur die diafragma na die anode, waar dit rekombineer om suurstof te produseer.
Li et al. [1-2] het hoogs gekwaterniseerde polistireen en polifenileen AEM hoëprestasie waterelektroliseerder bestudeer, en die resultate het getoon dat die stroomdigtheid 2.7A/cm2 was by 85°C teen 'n spanning van 1.8V. Wanneer NiFe en PtRu/C as katalisators vir waterstofproduksie gebruik is, het die stroomdigtheid aansienlik afgeneem tot 906mA/cm2. Chen et al. [5] het die toepassing van hoë-doeltreffendheid nie-edelmetaal elektrolitiese katalisator in alkaliese polimeerfilm elektroliseerder bestudeer. NiMo-oksiede is gereduseer deur H2/NH3, NH3, H2 en N2 gasse by verskillende temperature om elektrolitiese waterstofproduksiekatalisators te sintetiseer. Die resultate toon dat die NiMo-NH3/H2 katalisator met H2/NH3 reduksie die beste werkverrigting het, met stroomdigtheid tot 1.0A/cm2 en energie-omskakelingsdoeltreffendheid van 75% by 1.57V en 80°C. Evonik Industries het, gebaseer op sy bestaande gasskeidingsmembraantegnologie, 'n gepatenteerde polimeermateriaal ontwikkel vir gebruik in AEM-elektrolitiese selle en brei tans membraanproduksie uit op 'n proeflyn. Die volgende stap is om die betroubaarheid van die stelsel te verifieer en batteryspesifikasies te verbeter, terwyl produksie opgeskaal word.
Tans is die grootste uitdagings vir AEM-elektrolitiese selle die gebrek aan hoë geleidingsvermoë en alkaliese weerstand van AEM, en die edelmetaal-elektrokatalisator verhoog die koste van die vervaardiging van elektrolitiese toestelle. Terselfdertyd sal CO2 wat die selfilm binnedring, die filmweerstand en elektrodeweerstand verminder, wat die elektrolitiese prestasie verminder. Die toekomstige ontwikkelingsrigting van die AEM-elektroliseerder is soos volg: 1. Ontwikkel AEM met hoë geleidingsvermoë, ioonselektiwiteit en langtermyn alkaliese stabiliteit. 2. Oorkom die probleem van die hoë koste van die edelmetaalkatalisator, ontwikkel 'n katalisator sonder edelmetaal en hoë prestasie. 3. Tans is die teikenkoste van die AEM-elektroliseerder $20 /m2, wat verminder moet word deur goedkoop grondstowwe en verminderde sintesestappe, om die algehele koste van die AEM-elektroliseerder te verminder. 4. Verminder die CO2-inhoud in die elektrolitiese sel en verbeter die elektrolitiese prestasie.
[1] Liu L, Kohl P A. Anioon-geleidende multiblok-kopolimere met verskillende gekoppelde katione [J]. Tydskrif vir Polimeerwetenskap Deel A: Polimeerchemie, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, et al. Hoogs gekwaterniseerde polistireen-ionomere vir hoëprestasie-anioonuitruilingsmembraanwaterelektroliseerders [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Plasingstyd: 2 Februarie 2023