L'AEM hè in una certa misura un ibridu di PEM è di l'elettrolisi tradiziunale à basa di diafragma à liscivia. U principiu di a cellula elettrolitica AEM hè mostratu in a Figura 3. À u catodu, l'acqua hè ridutta per pruduce idrogenu è OH⁻. OH⁻ scorre attraversu u diafragma finu à l'anodu, induve si ricombina per pruduce ossigenu.
Li et al. [1-2] anu studiatu un elettrolizzatore d'acqua d'altu rendimentu AEM di polistirene è polifenilene altamente quaternizatu, è i risultati anu dimustratu chì a densità di corrente era di 2,7 A/cm2 à 85 °C à una tensione di 1,8 V. Quandu si utilizanu NiFe è PtRu/C cum'è catalizatori per a pruduzzione d'idrogenu, a densità di corrente hè diminuita significativamente à 906 mA/cm2. Chen et al. [5] anu studiatu l'applicazione di un catalizatore elettroliticu di metalli non nobili d'alta efficienza in un elettrolizzatore di film polimericu alcalinu. L'ossidi di NiMo sò stati ridutti da gas H2/NH3, NH3, H2 è N2 à diverse temperature per sintetizà catalizatori di pruduzzione d'idrogenu elettroliticu. I risultati mostranu chì u catalizatore NiMo-NH3/H2 cù riduzione di H2/NH3 hà e migliori prestazioni, cù una densità di corrente finu à 1,0 A/cm2 è un'efficienza di cunversione energetica di 75% à 1,57 V è 80 °C. Evonik Industries, basendu si nantu à a so tecnulugia di membrana di separazione di gas esistente, hà sviluppatu un materiale polimericu brevettatu per l'usu in e cellule elettrolitiche AEM è attualmente espande a pruduzzione di membrane nantu à una linea pilota. U prossimu passu hè di verificà l'affidabilità di u sistema è migliurà e specifiche di a batteria, mentre aumenta a pruduzzione.
Attualmente, i principali sfidi chì affruntanu e cellule elettrolitiche AEM sò a mancanza di alta conducibilità è resistenza alcalina di l'AEM, è l'elettrocatalizatore di metalli preziosi aumenta u costu di fabricazione di dispositivi elettrolitici. À u listessu tempu, u CO2 chì entra in u film di a cellula riducerà a resistenza di u film è a resistenza di l'elettrodu, riducendu cusì e prestazioni elettrolitiche. A futura direzzione di sviluppu di l'elettrolizzatore AEM hè a seguente: 1. Sviluppà AEM cù alta conducibilità, selettività ionica è stabilità alcalina à longu andà. 2. Superà u prublema di l'altu costu di u catalizatore di metalli preziosi, sviluppà un catalizatore senza metalli preziosi è alte prestazioni. 3. Attualmente, u costu obiettivu di l'elettrolizzatore AEM hè di $ 20 / m2, chì deve esse riduttu attraversu materie prime economiche è passi di sintesi ridotti, in modu da riduce u costu generale di l'elettrolizzatore AEM. 4. Riduce u cuntenutu di CO2 in a cellula elettrolitica è migliurà e prestazioni elettrolitiche.
[1] Liu L, Kohl P A. Copolimeri multiblocco cunduttori di anioni cù diversi cationi legati [J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2018, 56 (13): 1395 - 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, et al. Ionomeri di polistirene altamente quaternizzati per elettrolizzatori d'acqua à membrana di scambiu anionicu ad alte prestazioni [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 - 385.
Data di publicazione: 02-02-2023