A AEM é, ata certo punto, un híbrido de PEM e da electrólise con lixivia tradicional baseada en diafragmas. O principio da cela electrolítica AEM móstrase na Figura 3. No cátodo, a auga redúcese para producir hidróxeno e OH⁻. Os OH⁻ flúen a través do diafragma ata o ánodo, onde se recombinan para producir osíxeno.
Li et al. [1-2] estudaron un electrolizador de auga de alto rendemento AEM de poliestireno e polifenileno altamente cuaternizado, e os resultados mostraron que a densidade de corrente era de 2,7 A/cm2 a 85 °C a unha tensión de 1,8 V. Ao usar NiFe e PtRu/C como catalizadores para a produción de hidróxeno, a densidade de corrente diminuíu significativamente a 906 mA/cm2. Chen et al. [5] estudaron a aplicación dun catalizador electrolítico de metal non nobre de alta eficiencia nun electrolizador de película de polímero alcalino. Os óxidos de NiMo reducíronse mediante gases H2/NH3, NH3, H2 e N2 a diferentes temperaturas para sintetizar catalizadores de produción de hidróxeno electrolítico. Os resultados mostran que o catalizador NiMo-NH3/H2 con redución de H2/NH3 ten o mellor rendemento, cunha densidade de corrente de ata 1,0 A/cm2 e unha eficiencia de conversión de enerxía do 75 % a 1,57 V e 80 °C. Evonik Industries, baseándose na súa tecnoloxía de membranas de separación de gases existente, desenvolveu un material polimérico patentado para o seu uso en celas electrolíticas AEM e actualmente está a ampliar a produción de membranas nunha liña piloto. O seguinte paso é verificar a fiabilidade do sistema e mellorar as especificacións da batería, ao mesmo tempo que se aumenta a produción.
Na actualidade, os principais desafíos aos que se enfrontan as células electrolíticas de AEM son a falta de alta condutividade e resistencia alcalina do AEM, e o electrocatalizador de metal precioso aumenta o custo de fabricación de dispositivos electrolíticos. Ao mesmo tempo, o CO2 que entra na película da célula reducirá a resistencia da película e a resistencia dos eléctrodos, o que reducirá o rendemento electrolítico. A dirección de desenvolvemento futuro do electrolizador de AEM é a seguinte: 1. Desenvolver AEM con alta condutividade, selectividade iónica e estabilidade alcalina a longo prazo. 2. Superar o problema do alto custo do catalizador de metais preciosos, desenvolver un catalizador sen metais preciosos e de alto rendemento. 3. Actualmente, o custo obxectivo do electrolizador de AEM é de 20 $/m2, que debe reducirse mediante materias primas baratas e pasos de síntese reducidos, para reducir o custo total do electrolizador de AEM. 4. Reducir o contido de CO2 na célula electrolítica e mellorar o rendemento electrolítico.
[1] Liu L, Kohl P A. Copolímeros multibloque condutores de anións con diferentes catións unidos [J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, et al. Ionómeros de poliestireno altamente cuaternizados para electrolizadores de auga con membrana de intercambio aniónico de alto rendemento [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378-385.
Data de publicación: 02-02-2023