AEM müəyyən dərəcədə PEM və ənənəvi diafraqma əsaslı qələvi elektrolizinin hibrididir. AEM elektrolitik elementinin prinsipi Şəkil 3-də göstərilmişdir. Katodda su hidrogen və OH-OH əmələ gətirmək üçün reduksiya olunur və diafraqmadan anoda axır və orada oksigen əmələ gətirmək üçün rekombinasiya edir.
Li və digərləri [1-2] yüksək kvaternizasiya olunmuş polistirol və polifenilen AEM yüksək performanslı su elektrolizatorunu araşdırdılar və nəticələr göstərdi ki, cərəyan sıxlığı 85°C-də 1,8V gərginlikdə 2,7A/sm2 idi. Hidrogen istehsalı üçün NiFe və PtRu/C katalizator kimi istifadə edildikdə, cərəyan sıxlığı əhəmiyyətli dərəcədə 906mA/sm2-yə düşdü. Chen və digərləri [5] qələvi polimer təbəqə elektrolizatorunda yüksək səmərəlilikli qeyri-nəcib metal elektrolitik katalizatorun tətbiqini araşdırdılar. Elektrolitik hidrogen istehsalı katalizatorlarını sintez etmək üçün NiMo oksidləri müxtəlif temperaturlarda H2/NH3, NH3, H2 və N2 qazları ilə reduksiya edildi. Nəticələr göstərir ki, H2/NH3 reduksiyalı NiMo-NH3/H2 katalizatoru ən yaxşı performansa malikdir, cərəyan sıxlığı 1,0A/sm2-yə qədər, enerji çevrilmə səmərəliliyi isə 1,57V və 80°C-də 75% təşkil edir. Mövcud qaz ayırma membran texnologiyasına əsaslanan Evonik Industries, AEM elektrolitik elementlərində istifadə üçün patentləşdirilmiş polimer material hazırlamış və hazırda pilot xətt üzrə membran istehsalını genişləndirir. Növbəti addım istehsalın miqyasını artırarkən sistemin etibarlılığını yoxlamaq və batareya spesifikasiyalarını təkmilləşdirməkdir.
Hazırda AEM elektrolitik hüceyrələrinin üzləşdiyi əsas çətinliklər AEM-in yüksək keçiriciliyinin və qələvi müqavimətinin olmamasıdır və qiymətli metal elektrokatalizatoru elektrolitik cihazların istehsal xərclərini artırır. Eyni zamanda, hüceyrə təbəqəsinə daxil olan CO2 təbəqə müqavimətini və elektrod müqavimətini azaldacaq və beləliklə elektrolitik performansı azaldacaq. AEM elektrolizatorunun gələcək inkişaf istiqaməti aşağıdakılardır: 1. Yüksək keçiriciliyə, ion seçiciliyinə və uzunmüddətli qələvi stabilliyinə malik AEM hazırlamaq. 2. Qiymətli metal katalizatorunun yüksək qiyməti problemini aradan qaldırmaq, qiymətli metal olmadan və yüksək performanslı katalizator hazırlamaq. 3. Hazırda AEM elektrolizatorunun hədəf dəyəri 20 dollar/m2-dir ki, bu da AEM elektrolizatorunun ümumi dəyərini azaltmaq üçün ucuz xammal və azaldılmış sintez mərhələləri vasitəsilə azaldılmalıdır. 4. Elektrolitik hüceyrədəki CO2 tərkibini azaltmaq və elektrolitik performansı yaxşılaşdırmaq.
[1] Liu L, Kohl P A. Müxtəlif əlaqəli kationlarla anion keçirici çoxbloklu kopolimerlər[J]. Polimer Elmləri Jurnalı A Hissəsi: Polimer Kimyası, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W və b. Yüksək performanslı anion mübadiləsi membran su elektrolizatorları üçün yüksək kvaternizasiya olunmuş polistirol ionomerləri [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Yayımlanma vaxtı: 02 Fevral 2023