Ym 1966, datblygodd Cwmni General Electric gell electrolytig dŵr yn seiliedig ar gysyniad dargludiad protonau, gan ddefnyddio pilen polymer fel electrolyt. Cafodd celloedd PEM eu masnacheiddio gan General Electric ym 1978. Ar hyn o bryd, mae'r cwmni'n cynhyrchu llai o gelloedd PEM, yn bennaf oherwydd ei gynhyrchiad hydrogen cyfyngedig, ei oes fer a'i gost buddsoddi uchel. Mae gan gell PEM strwythur deubegwn, a gwneir cysylltiadau trydanol rhwng celloedd trwy blatiau deubegwn, sy'n chwarae rhan bwysig wrth ollwng y nwyon a gynhyrchir. Mae'r anod, y catod, a'r grŵp pilen yn ffurfio'r cynulliad electrod pilen (MEA). Mae'r electrod fel arfer yn cynnwys metelau gwerthfawr fel platinwm neu iridiwm. Wrth yr anod, mae dŵr yn cael ei ocsideiddio i gynhyrchu ocsigen, electronau a phrotonau. Wrth y catod, mae'r ocsigen, yr electronau a'r protonau a gynhyrchir gan yr anod yn cylchredeg trwy'r bilen i'r catod, lle cânt eu lleihau i gynhyrchu nwy hydrogen. Dangosir egwyddor electrolytydd PEM yn y ffigur.
Defnyddir celloedd electrolytig PEM fel arfer ar gyfer cynhyrchu hydrogen ar raddfa fach, gyda chynhyrchiad hydrogen uchaf o tua 30Nm3/awr a defnydd pŵer o 174kW. O'i gymharu â chell alcalïaidd, mae cyfradd cynhyrchu hydrogen wirioneddol cell PEM bron yn cwmpasu'r ystod terfyn gyfan. Gall y gell PEM weithio ar ddwysedd cerrynt uwch na'r gell alcalïaidd, hyd at 1.6A/cm2, ac mae'r effeithlonrwydd electrolytig yn 48%-65%. Gan nad yw'r ffilm polymer yn gallu gwrthsefyll tymheredd uchel, mae tymheredd y gell electrolytig yn aml yn is na 80°C. Mae electrolyzer Hoeller wedi datblygu technoleg arwyneb celloedd wedi'i optimeiddio ar gyfer electrolyzers PEM bach. Gellir dylunio'r celloedd yn ôl y gofynion, gan leihau faint o fetelau gwerthfawr a chynyddu'r pwysau gweithredu. Prif fantais electrolyzer PEM yw bod y cynhyrchiad hydrogen yn newid bron yn gydamserol â'r ynni a gyflenwir, sy'n addas ar gyfer newid y galw am hydrogen. Mae celloedd Hoeller yn ymateb i newidiadau graddfa llwyth o 0-100% mewn eiliadau. Mae technoleg patent Hoeller yn cael ei phrofi'n ddilys, a bydd y cyfleuster profi yn cael ei adeiladu erbyn diwedd 2020.
Gall purdeb hydrogen a gynhyrchir gan gelloedd PEM fod mor uchel â 99.99%, sy'n uwch na phurdeb celloedd alcalïaidd. Yn ogystal, mae athreiddedd nwy isel iawn y bilen polymer yn lleihau'r risg o ffurfio cymysgeddau fflamadwy, gan ganiatáu i'r electrolysydd weithredu ar ddwyseddau cerrynt isel iawn. Rhaid i ddargludedd y dŵr a gyflenwir i'r electrolysydd fod yn llai nag 1S/cm. Gan fod cludo protonau ar draws y bilen polymer yn ymateb yn gyflym i amrywiadau pŵer, gall celloedd PEM weithredu mewn gwahanol ddulliau cyflenwi pŵer. Er bod y gell PEM wedi'i masnacheiddio, mae ganddi rai anfanteision, yn bennaf y gost buddsoddi uchel a chost uchel electrodau sy'n seiliedig ar bilen a metelau gwerthfawr. Yn ogystal, mae oes gwasanaeth celloedd PEM yn fyrrach na bywyd gwasanaeth celloedd alcalïaidd. Yn y dyfodol, mae angen gwella gallu celloedd PEM i gynhyrchu hydrogen yn fawr.
Amser postio: Chwefror-02-2023