AEM estas iagrade hibrido de PEM kaj tradicia diafragm-bazita lesiva elektrolizo. La principo de AEM-elektroliza ĉelo estas montrita en Figuro 3. Ĉe la katodo, akvo estas reduktita por produkti hidrogenon kaj OH-. OH- fluas tra la diafragmo al la anodo, kie ĝi rekombiniĝas por produkti oksigenon.
Li kaj aliaj [1-2] studis alt-efikecan akvan elektrolizilon kun tre kvaternigita polistireno kaj polifenileno AEM, kaj la rezultoj montris, ke la kurentdenseco estis 2,7 A/cm² je 85 °C je tensio de 1,8 V. Uzante NiFe kaj PtRu/C kiel katalizilojn por hidrogenproduktado, la kurentdenseco signife malpliiĝis al 906 mA/cm². Chen kaj aliaj [5] studis la aplikon de alt-efikeca nenobla metala elektroliza katalizilo en alkala polimera filmelektrolizilo. NiMo-oksidoj estis reduktitaj per H2/NH3, NH3, H2 kaj N2-gasoj je malsamaj temperaturoj por sintezi elektrolizajn hidrogenproduktadajn katalizilojn. La rezultoj montras, ke la NiMo-NH3/H2-katalizilo kun H2/NH3-redukto havas la plej bonan rendimenton, kun kurentdenseco ĝis 1,0 A/cm² kaj energi-konvertefikeco de 75% je 1,57 V kaj 80 °C. Evonik Industries, bazite sur sia ekzistanta gasa apartiga membrana teknologio, evoluigis patentitan polimeran materialon por uzo en AEM-elektrolizaj ĉeloj kaj nuntempe vastigas membranan produktadon sur pilotlinio. La sekva paŝo estas kontroli la fidindecon de la sistemo kaj plibonigi la bateriospecifojn, samtempe pliigante la produktadon.
Nuntempe, la ĉefaj defioj, kiujn alfrontas AEM-elektrolizaj ĉeloj, estas la manko de alta konduktiveco kaj alkala rezisto de AEM, kaj la altvalora metala elektrokatalizilo pliigas la koston de fabrikado de elektrolizaj aparatoj. Samtempe, CO2 eniranta la ĉelan filmon reduktos la filman reziston kaj elektrodan reziston, tiel reduktante la elektrolizan rendimenton. La estonta disvolva direkto de AEM-elektrolizilo estas jena: 1. Disvolvi AEM kun alta konduktiveco, jona selektiveco kaj longdaŭra alkala stabileco. 2. Superi la problemon de alta kosto de altvalora metala katalizilo, disvolvi katalizilon sen altvalora metalo kaj altan rendimenton. 3. Nuntempe, la cela kosto de AEM-elektrolizilo estas 20 USD/m2, kiu devas esti reduktita per malmultekostaj krudmaterialoj kaj reduktitaj sintezaj paŝoj, por redukti la totalan koston de AEM-elektrolizilo. 4. Redukti la CO2-enhavon en la elektroliza ĉelo kaj plibonigi la elektrolizan rendimenton.
[1] Liu L, Kohl P A. Anjon-konduktaj plurblokaj kopolimeroj kun malsamaj ligitaj katjonoj [J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, et al. Tre kvaternigitaj polistirenaj ionomeroj por alt-efikecaj anjon-interŝanĝaj membranaj akvaj elektroliziloj [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Afiŝtempo: 2-a de februaro 2023