En 1966, la kompanio General Electric evoluigis akvan elektrolizan ĉelon bazitan sur la koncepto de protona konduktado, uzante polimeran membranon kiel elektroliton. PEM-ĉeloj estis komercigitaj de General Electric en 1978. Nuntempe, la kompanio produktas malpli da PEM-ĉeloj, ĉefe pro ĝia limigita hidrogenproduktado, mallonga vivo kaj altaj investkostoj. PEM-ĉelo havas dupolusan strukturon, kaj elektraj konektoj inter la ĉeloj estas faritaj per dupolusaj platoj, kiuj ludas gravan rolon en la eligado de la generitaj gasoj. La anodo, katodo kaj membrana grupo formas la membranan elektrodan asembleon (MEA). La elektrodo kutime konsistas el valoraj metaloj kiel plateno aŭ iridio. Ĉe la anodo, akvo estas oksidigita por produkti oksigenon, elektronojn kaj protonojn. Ĉe la katodo, la oksigeno, elektronoj kaj protonoj produktitaj de la anodo cirkulas tra la membrano al la katodo, kie ili estas reduktitaj por produkti hidrogenan gason. La principo de PEM-elektrolizilo estas montrita en la figuro.
PEM-elektrolizaj ĉeloj kutime uziĝas por malgrandskala hidrogenproduktado, kun maksimuma hidrogenproduktado de ĉirkaŭ 30 Nm³/h kaj elektrokonsumo de 174 kW. Kompare kun alkala ĉelo, la efektiva hidrogenproduktadrapideco de PEM-ĉelo preskaŭ kovras la tutan liman intervalon. La PEM-ĉelo povas funkcii je pli alta kurentdenseco ol la alkala ĉelo, eĉ ĝis 1.6 A/cm², kaj la elektroliza efikeco estas 48%-65%. Ĉar la polimera filmo ne rezistas altajn temperaturojn, la temperaturo de la elektroliza ĉelo ofte estas sub 80 °C. Hoeller-elektrolizanto evoluigis optimumigitan ĉelsurfacan teknologion por malgrandaj PEM-elektrolizantoj. La ĉeloj povas esti desegnitaj laŭ la postuloj, reduktante la kvanton de valormetaloj kaj pliigante la funkcian premon. La ĉefa avantaĝo de PEM-elektrolizanto estas, ke la hidrogenproduktado ŝanĝiĝas preskaŭ sinkrone kun la provizita energio, kio taŭgas por la ŝanĝo de hidrogena postulo. Hoeller-ĉeloj respondas al ŝanĝoj de 0-100% ŝarĝo-rangigo en sekundoj. La patentita teknologio de Hoeller spertas validigajn testojn, kaj la testinstalaĵo estos konstruita antaŭ la fino de 2020.
La pureco de hidrogeno produktita de PEM-ĉeloj povas atingi 99.99%, kio estas pli alta ol tiu de alkalaj ĉeloj. Krome, la ekstreme malalta gaspermebleco de la polimera membrano reduktas la riskon de formado de brulemaj miksaĵoj, permesante al la elektrolizilo funkcii je ekstreme malaltaj kurentdensecoj. La konduktiveco de la akvo provizita al la elektrolizilo devas esti malpli ol 1S/cm. Ĉar protona transporto trans la polimeran membranon rapide respondas al potencofluktuoj, PEM-ĉeloj povas funkcii en malsamaj potencoprovizaj reĝimoj. Kvankam la PEM-ĉelo estas komercigita, ĝi havas kelkajn malavantaĝojn, ĉefe la altan investkoston kaj la altan koston de kaj membranaj kaj altvaloraj metalbazitaj elektrodoj. Krome, la servodaŭro de PEM-ĉeloj estas pli mallonga ol tiu de alkalaj ĉeloj. Estonte, la kapablo de PEM-ĉelo produkti hidrogenon bezonas esti multe plibonigita.
Afiŝtempo: 2-a de februaro 2023