1966an, General Electric Company-k uraren elektrolisia garatu zuen protoi-eroapenaren kontzeptuan oinarrituta, polimero-mintza elektrolito gisa erabiliz. PEM zelulak General Electric-ek merkaturatu zituen 1978an. Gaur egun, konpainiak PEM zelula gutxiago ekoizten ditu, batez ere hidrogeno-ekoizpen mugatua, bizitza laburra eta inbertsio-kostu handia duelako. PEM zelula batek egitura bipolarra du, eta zelulen arteko konexio elektrikoak plaka bipolarren bidez egiten dira, eta hauek zeregin garrantzitsua dute sortutako gasak deskargatzeko. Anodoak, katodoak eta mintz-taldeak mintz-elektrodoen multzoa (MEA) osatzen dute. Elektrodoa normalean platino edo iridio bezalako metal preziatuez osatuta dago. Anodoan, ura oxidatzen da oxigenoa, elektroiak eta protoiak sortzeko. Katodoan, anodoak sortutako oxigenoak, elektroiak eta protoiak mintzean zehar zirkulatzen dute katodora, eta han erreduzitzen dira hidrogeno gasa sortzeko. PEM elektrolizatzailearen printzipioa irudian ageri da.
PEM elektrolitika-zelulak normalean hidrogenoa eskala txikian ekoizteko erabiltzen dira, gehienez 30 Nm3/h-ko hidrogeno-ekoizpenarekin eta 174 kW-ko energia-kontsumoarekin. Zelula alkalinoekin alderatuta, PEM zelularen hidrogeno-ekoizpen-tasak ia muga-tarte osoa estaltzen du. PEM zelulak zelula alkalinoak baino korronte-dentsitate handiagoan funtziona dezake, 1,6 A/cm2-raino ere, eta elektrolitika-eraginkortasuna % 48-65ekoa da. Polimero-filma ez denez tenperatura altuekiko erresistentea, elektrolitika-zelularen tenperatura askotan 80 °C-tik beherakoa da. Hoeller elektrolizatzaileak PEM elektrolizatzaile txikientzako zelula-gainazaleko teknologia optimizatua garatu du. Zelulak beharren arabera diseinatu daitezke, metal preziatuen kopurua murriztuz eta funtzionamendu-presioa handituz. PEM elektrolizatzailearen abantaila nagusia da hidrogeno-ekoizpena ia sinkronizatuta aldatzen dela emandako energiarekin, eta hori egokia da hidrogeno-eskariaren aldaketarako. Hoeller zelulek segundo gutxitan erantzuten diete % 0-100eko karga-aldaketei. Hoellerren patenteatutako teknologia balidazio-probetan dago, eta proba-instalazioa 2020aren amaierarako eraikiko da.
PEM zelulek sortutako hidrogenoaren purutasuna % 99,99koa izan daiteke, eta hori zelula alkalinoena baino handiagoa da. Gainera, polimero mintzaren gas-iragazkortasun oso baxuak nahaste sukoiak sortzeko arriskua murrizten du, elektrolizatzaileak korronte-dentsitate oso baxuetan funtzionatzea ahalbidetuz. Elektrolizatzailera hornitzen den uraren eroankortasuna 1S/cm baino txikiagoa izan behar da. Polimero mintzean zehar protoien garraioak potentzia-gorabeherei azkar erantzuten dienez, PEM zelulek energia-hornidura modu desberdinetan funtziona dezakete. PEM zelula merkaturatu den arren, desabantaila batzuk ditu, batez ere inbertsio-kostu handia eta mintzean eta metal preziatuetan oinarritutako elektrodoen gastu handia. Gainera, PEM zelulen bizitza erabilgarria zelula alkalinoena baino laburragoa da. Etorkizunean, PEM zelulen hidrogenoa sortzeko gaitasuna asko hobetu beharko da.
Argitaratze data: 2023ko otsailaren 2a