1966-cı ildə General Electric şirkəti elektrolit kimi polimer membrandan istifadə edərək proton keçiriciliyi konsepsiyasına əsaslanan su elektrolitik element hazırladı. PEM elementləri 1978-ci ildə General Electric tərəfindən kommersiya məqsədli istifadəyə verildi. Hazırda şirkət əsasən məhdud hidrogen istehsalı, qısa ömrü və yüksək investisiya xərcləri səbəbindən daha az PEM elementi istehsal edir. PEM elementi bipolyar quruluşa malikdir və elementlər arasında elektrik əlaqələri yaranan qazların boşaldılmasında mühüm rol oynayan bipolyar lövhələr vasitəsilə həyata keçirilir. Anod, katod və membran qrupu membran elektrod yığımını (MEA) təşkil edir. Elektrod adətən platin və ya iridium kimi qiymətli metallardan ibarətdir. Anodda su oksigen, elektron və proton istehsal etmək üçün oksidləşir. Katodda anod tərəfindən istehsal edilən oksigen, elektronlar və protonlar membrandan keçərək katoda keçir və orada hidrogen qazı istehsal etmək üçün reduksiya olunur. PEM elektrolizatorunun prinsipi şəkildə göstərilib.
PEM elektrolitik hüceyrələri adətən kiçik miqyaslı hidrogen istehsalı üçün istifadə olunur, maksimum hidrogen istehsalı təxminən 30Nm3/saat və enerji istehlakı 174kVt təşkil edir. Qələvi hüceyrə ilə müqayisədə PEM hüceyrəsinin faktiki hidrogen istehsal sürəti demək olar ki, bütün limit diapazonunu əhatə edir. PEM hüceyrəsi qələvi hüceyrədən daha yüksək cərəyan sıxlığında, hətta 1,6A/sm2-yə qədər işləyə bilər və elektrolitik səmərəlilik 48%-65%-dir. Polimer təbəqəsi yüksək temperatura davamlı olmadığı üçün elektrolitik hüceyrənin temperaturu çox vaxt 80°C-dən aşağı olur. Hoeller elektrolizatoru kiçik PEM elektrolizatorları üçün optimallaşdırılmış hüceyrə səthi texnologiyası hazırlamışdır. Hüceyrələr tələblərə uyğun olaraq dizayn edilə bilər, qiymətli metalların miqdarını azaldır və işləmə təzyiqini artırır. PEM elektrolizatorunun əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, hidrogen istehsalı, verilən enerji ilə demək olar ki, sinxron şəkildə dəyişir ki, bu da hidrogen tələbatının dəyişməsinə uyğundur. Hoeller hüceyrələri 0-100% yük dərəcəsi dəyişikliklərinə saniyələr ərzində cavab verir. Hoeller-in patentləşdirilmiş texnologiyası validasiya sınaqlarından keçir və sınaq qurğusu 2020-ci ilin sonuna qədər inşa ediləcək.
PEM hüceyrələri tərəfindən istehsal olunan hidrogenin saflığı 99,99%-ə qədər ola bilər ki, bu da qələvi hüceyrələrdən daha yüksəkdir. Bundan əlavə, polimer membranının son dərəcə aşağı qaz keçiriciliyi alovlanan qarışıqların əmələ gəlmə riskini azaldır və bu da elektrolizatorun son dərəcə aşağı cərəyan sıxlığında işləməsinə imkan verir. Elektrolizatora verilən suyun keçiriciliyi 1S/sm3-dən az olmalıdır. Polimer membran vasitəsilə proton daşınması güc dalğalanmalarına tez reaksiya verdiyindən, PEM hüceyrələri müxtəlif enerji təchizatı rejimlərində işləyə bilər. PEM hüceyrəsi kommersiya məqsədli istifadəyə verilsə də, bəzi çatışmazlıqları var, əsasən yüksək investisiya dəyəri və həm membran, həm də qiymətli metal əsaslı elektrodların yüksək qiyməti. Bundan əlavə, PEM hüceyrələrinin xidmət müddəti qələvi hüceyrələrdən daha qısadır. Gələcəkdə PEM hüceyrəsinin hidrogen istehsal etmək qabiliyyətini xeyli yaxşılaşdırmaq lazımdır.
Yayımlanma vaxtı: 02 Fevral 2023