AEM neurri batean PEM eta diafragman oinarritutako lixiba elektrolisi tradizionalaren hibridoa da. AEM elektrolito-zelularen printzipioa 3. irudian ageri da. Katodoan, ura erreduzitzen da hidrogenoa eta OH₁⁻ sortzeko. OH₁⁻ diafragmatik zehar isurtzen da anodora, eta han birkonbinatzen da oxigenoa sortzeko.
Li et al. [1-2] poliestireno eta polifenileno AEM kuaternizatu handiko ur elektrolizatzailea aztertu zuten, eta emaitzek erakutsi zuten korronte-dentsitatea 2,7 A/cm2-koa zela 85 °C-tan eta 1,8 V-ko tentsioan. NiFe eta PtRu/C hidrogenoa ekoizteko katalizatzaile gisa erabiltzean, korronte-dentsitatea nabarmen jaitsi zen 906 mA/cm2-ra. Chen et al. [5] metal ez-nobleen eraginkortasun handiko katalizatzaile elektrolitikoen aplikazioa aztertu zuten polimero alkalinoen film elektrolizatzaileetan. NiMo oxidoak H2/NH3, NH3, H2 eta N2 gasen bidez murriztu ziren tenperatura desberdinetan hidrogeno elektrolitikoa ekoizteko katalizatzaileak sintetizatzeko. Emaitzek erakusten dute H2/NH3 murrizketa duen NiMo-NH3/H2 katalizatzaileak duela errendimendu onena, 1,0 A/cm2-ko korronte-dentsitatearekin eta % 75eko energia-bihurketa-eraginkortasunarekin 1,57 V eta 80 °C-tan. Evonik Industriesek, bere gasen bereizketa mintzen teknologian oinarrituta, AEM zelula elektrolitikoetan erabiltzeko polimero material patentatu bat garatu du eta gaur egun mintzen ekoizpena zabaltzen ari da pilotu lerro batean. Hurrengo urratsa sistemaren fidagarritasuna egiaztatzea eta baterien zehaztapenak hobetzea da, ekoizpena eskalatzen den bitartean.
Gaur egun, AEM elektrolitiko-zelulek dituzten erronka nagusiak hauek dira: eroankortasun handirik eta erresistentzia alkalinorik eza, eta metal preziatuzko elektrokatalizatzaileak gailu elektrolitikoak fabrikatzeko kostua handitzea. Aldi berean, zelula-filmean sartzen den CO2-ak filmaren erresistentzia eta elektrodoaren erresistentzia murriztuko ditu, eta, beraz, errendimendu elektrolitikoa murriztuko du. AEM elektrolizatzailearen etorkizuneko garapen-norabidea hau da: 1. Eroankortasun handiko, ioi-selektibitate handiko eta epe luzerako egonkortasun alkalinoko AEM garatzea. 2. Metal preziatuen katalizatzailearen kostu handiaren arazoa gainditzea, metal preziatu gabeko eta errendimendu handiko katalizatzailea garatzea. 3. Gaur egun, AEM elektrolizatzailearen helburu-kostua 20 $/m2 da, eta kostu hori lehengai merkeak eta sintesi-urratsak murriztu behar dira, AEM elektrolizatzailearen kostu orokorra murrizteko. 4. Zelula elektrolitikoan CO2 edukia murriztea eta errendimendu elektrolitikoa hobetzea.
[1] Liu L, Kohl P A. Katioi lotu desberdinekin anioi eroale diren bloke anitzeko kopolimeroak [J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, et al. Poliestireno ionomero oso kuaternizatuak errendimendu handiko anioi-trukearen mintzeko ur-elektrolizatzaileetarako [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Argitaratze data: 2023ko otsailaren 2a