АЭМ у пэўнай ступені з'яўляецца гібрыдам ПЭМ і традыцыйнага шчолачнага электролізу на аснове дыяфрагмы. Прынцып электралітычнай ячэйкі АЭМ паказаны на малюнку 3. На катодзе вада аднаўляецца з утварэннем вадароду, а OH⁻. OH⁻ працякае праз дыяфрагму да анода, дзе рэкамбінуе з утварэннем кіслароду.
Лі і інш. [1-2] вывучалі высокапрадукцыйны вадзяны электралізэр AEM з высокакватернізаваным полістыролам і поліфеніленам, і вынікі паказалі, што шчыльнасць току складала 2,7 А/см2 пры 85°C і напружанні 1,8 В. Пры выкарыстанні NiFe і PtRu/C у якасці каталізатараў для вытворчасці вадароду шчыльнасць току значна знізілася да 906 мА/см2. Чэнь і інш. [5] вывучалі прымяненне высокаэфектыўнага электралітычнага каталізатара з невысакародных металаў у шчолачным палімерным плёнкавым электралізэры. Аксіды NiMo былі адноўлены газамі H2/NH3, NH3, H2 і N2 пры розных тэмпературах для сінтэзу электралітычных каталізатараў для вытворчасці вадароду. Вынікі паказваюць, што каталізатар NiMo-NH3/H2 з аднаўленнем H2/NH3 мае найлепшыя характарыстыкі, са шчыльнасцю току да 1,0 А/см2 і эфектыўнасцю пераўтварэння энергіі 75% пры 1,57 В і 80°C. Кампанія Evonik Industries, абапіраючыся на сваю існуючую тэхналогію газападзельных мембран, распрацавала запатэнтаваны палімерны матэрыял для выкарыстання ў электралітычных ячэйках AEM і ў цяперашні час пашырае вытворчасць мембран на пілотнай лініі. Наступны крок — праверка надзейнасці сістэмы і паляпшэнне характарыстык акумулятараў, адначасова павялічваючы маштабы вытворчасці.
У цяперашні час асноўнымі праблемамі, з якімі сутыкаюцца электралітычныя ячэйкі AEM, з'яўляюцца адсутнасць высокай праводнасці і шчолачнай устойлівасці AEM, а электракаталізатар з каштоўных металаў павялічвае кошт вытворчасці электралітычных прылад. У той жа час, CO2, які трапляе ў плёнку ячэйкі, зніжае супраціўленне плёнкі і супраціўленне электродаў, тым самым зніжаючы электралітычныя характарыстыкі. Будучыя напрамкі развіцця электралізера AEM наступныя: 1. Распрацоўка AEM з высокай праводнасцю, іоннай селектыўнасцю і доўгатэрміновай шчолачнай стабільнасцю. 2. Пераадоленне праблемы высокага кошту каталізатара з каштоўных металаў, распрацоўка каталізатара без каштоўных металаў і высокай прадукцыйнасці. 3. У цяперашні час мэтавы кошт электралізера AEM складае 20 долараў ЗША/м2, які неабходна знізіць за кошт таннай сыравіны і скарачэння колькасці этапаў сінтэзу, каб знізіць агульны кошт электралізера AEM. 4. Зніжэнне ўтрымання CO2 у электралітычнай ячэйцы і паляпшэнне электралітычных характарыстык.
[1] Лю Л., Коль П. А. Аніёнаправодныя шматблокавыя сапалімеры з рознымі звязанымі катыёнамі [J]. Часопіс палімерных навук, частка А: хімія палімераў, 2018, 56(13): 1395—1403.
[2] Лі Д., Парк Э. Дж., Чжу В. і інш. Высокакватернізаваныя полістыролавыя іаномеры для высокапрадукцыйных аніёнаабменных мембранных электралізераў вады [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378—385.
Час публікацыі: 02 лютага 2023 г.