In u 1966, a General Electric Company hà sviluppatu una cellula elettrolitica di l'acqua basata annantu à u cuncettu di cunduzione di protoni, aduprendu una membrana polimerica cum'è elettrolitu. E cellule PEM sò state cummercializate da General Electric in u 1978. Attualmente, a cumpagnia produce menu cellule PEM, principalmente per via di a so pruduzzione limitata d'idrogenu, a so corta vita è l'altu costu d'investimentu. Una cellula PEM hà una struttura bipolare, è e cunnessione elettriche trà e cellule sò fatte per mezu di piastre bipolari, chì ghjocanu un rolu impurtante in a scarica di i gasi generati. L'anodu, u catodu è u gruppu di membrana formanu l'assemblea di l'elettrodi di membrana (MEA). L'elettrodu hè generalmente cumpostu da metalli preziosi cum'è u platinu o l'iridiu. À l'anodu, l'acqua hè ossidata per pruduce ossigenu, elettroni è protoni. À u catodu, l'ossigenu, l'elettroni è i protoni prudutti da l'anodu circulanu per mezu di a membrana finu à u catodu, induve sò ridotti per pruduce gasu d'idrogenu. U principiu di l'elettrolizzatore PEM hè mostratu in a figura.
E cellule elettrolitiche PEM sò generalmente aduprate per a pruduzzione d'idrogenu à piccula scala, cù una pruduzzione massima d'idrogenu di circa 30 Nm3/h è un cunsumu energeticu di 174 kW. In paragone cù a cellula alcalina, a velocità attuale di pruduzzione d'idrogenu di a cellula PEM copre guasi tutta a gamma limite. A cellula PEM pò travaglià à una densità di corrente più alta chè a cellula alcalina, ancu finu à 1,6 A/cm2, è l'efficienza elettrolitica hè 48%-65%. Siccome u film polimericu ùn hè micca resistente à l'alta temperatura, a temperatura di a cellula elettrolitica hè spessu inferiore à 80 °C. L'elettrolizzatore Hoeller hà sviluppatu una tecnulugia di superficia cellulare ottimizzata per picculi elettrolizzatori PEM. E cellule ponu esse cuncepite secondu i requisiti, riducendu a quantità di metalli preziosi è aumentendu a pressione operativa. U principale vantaghju di l'elettrolizzatore PEM hè chì a pruduzzione d'idrogenu cambia guasi sincronamente cù l'energia furnita, ciò chì hè adattatu per u cambiamentu di a dumanda d'idrogenu. E cellule Hoeller rispondenu à cambiamenti di carica nominale da 0 à 100% in pochi secondi. A tecnulugia brevettata di Hoeller hè in corsu di testi di validazione, è l'installazione di prova serà custruita à a fine di u 2020.
A purità di l'idrogenu pruduttu da e cellule PEM pò ghjunghje sin'à u 99,99%, chì hè più alta chè quella di e cellule alcaline. Inoltre, a permeabilità à u gasu estremamente bassa di a membrana polimerica riduce u risicu di furmà miscele inflammabili, permettendu à l'elettrolizzatore di funziunà à densità di corrente estremamente basse. A cunduttività di l'acqua furnita à l'elettrolizzatore deve esse inferiore à 1S/cm. Siccomu u trasportu di protoni attraversu a membrana polimerica risponde rapidamente à e fluttuazioni di putenza, e cellule PEM ponu funziunà in diverse modalità di alimentazione. Ancu s'è a cellula PEM hè stata cummercializata, hà alcuni svantaghji, principalmente l'altu costu d'investimentu è l'altu costu di l'elettrodi à basa di membrana è di metalli preziosi. Inoltre, a durata di vita di e cellule PEM hè più corta chè quella di e cellule alcaline. In u futuru, a capacità di a cellula PEM di pruduce idrogenu deve esse assai migliurata.
Data di publicazione: 02-02-2023