૧૯૬૬માં, જનરલ ઇલેક્ટ્રિક કંપનીએ પોલિમર મેમ્બ્રેનનો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે ઉપયોગ કરીને પ્રોટોન વહન ખ્યાલ પર આધારિત વોટર ઇલેક્ટ્રોલિટીક સેલ વિકસાવ્યો. ૧૯૭૮માં જનરલ ઇલેક્ટ્રિક દ્વારા PEM કોષોનું વ્યાપારીકરણ કરવામાં આવ્યું. હાલમાં, કંપની ઓછા PEM કોષોનું ઉત્પાદન કરે છે, જેનું મુખ્ય કારણ તેના મર્યાદિત હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન, ટૂંકા જીવનકાળ અને ઉચ્ચ રોકાણ ખર્ચ છે. PEM સેલમાં બાયપોલર માળખું હોય છે, અને કોષો વચ્ચે વિદ્યુત જોડાણો બાયપોલર પ્લેટો દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, જે ઉત્પન્ન થતા વાયુઓને ડિસ્ચાર્જ કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. એનોડ, કેથોડ અને મેમ્બ્રેન જૂથ મેમ્બ્રેન ઇલેક્ટ્રોડ એસેમ્બલી (MEA) બનાવે છે. ઇલેક્ટ્રોડ સામાન્ય રીતે પ્લેટિનમ અથવા ઇરિડિયમ જેવી કિંમતી ધાતુઓથી બનેલું હોય છે. એનોડ પર, ઓક્સિજન, ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન ઉત્પન્ન કરવા માટે પાણીનું ઓક્સિડાઇઝેશન થાય છે. કેથોડ પર, એનોડ દ્વારા ઉત્પાદિત ઓક્સિજન, ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન પટલ દ્વારા કેથોડમાં ફરે છે, જ્યાં તેમને હાઇડ્રોજન ગેસ ઉત્પન્ન કરવા માટે ઘટાડવામાં આવે છે. PEM ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરનો સિદ્ધાંત આકૃતિમાં દર્શાવવામાં આવ્યો છે.
PEM ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કોષોનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નાના પાયે હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન માટે થાય છે, જેમાં મહત્તમ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન લગભગ 30Nm3/h અને પાવર વપરાશ 174kW હોય છે. આલ્કલાઇન સેલની તુલનામાં, PEM સેલનો વાસ્તવિક હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન દર લગભગ સમગ્ર મર્યાદા શ્રેણીને આવરી લે છે. PEM સેલ આલ્કલાઇન સેલ કરતાં વધુ વર્તમાન ઘનતા પર કામ કરી શકે છે, 1.6A/cm2 સુધી પણ, અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કાર્યક્ષમતા 48%-65% છે. કારણ કે પોલિમર ફિલ્મ ઉચ્ચ તાપમાન સામે પ્રતિરોધક નથી, ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક સેલનું તાપમાન ઘણીવાર 80°C ની નીચે હોય છે. હોલર ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરએ નાના PEM ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર માટે ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ સેલ સપાટી તકનીક વિકસાવી છે. કોષોને જરૂરિયાતો અનુસાર ડિઝાઇન કરી શકાય છે, કિંમતી ધાતુઓની માત્રા ઘટાડી શકાય છે અને કાર્યકારી દબાણ વધારી શકાય છે. PEM ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન પૂરી પાડવામાં આવતી ઊર્જા સાથે લગભગ સુમેળમાં બદલાય છે, જે હાઇડ્રોજન માંગમાં ફેરફાર માટે યોગ્ય છે. હોલર કોષો સેકન્ડમાં 0-100% લોડ રેટિંગ ફેરફારોનો પ્રતિભાવ આપે છે. હોલરની પેટન્ટ કરાયેલી ટેકનોલોજી માન્યતા પરીક્ષણોમાંથી પસાર થઈ રહી છે, અને પરીક્ષણ સુવિધા 2020 ના અંત સુધીમાં બનાવવામાં આવશે.
PEM કોષો દ્વારા ઉત્પાદિત હાઇડ્રોજનની શુદ્ધતા 99.99% જેટલી ઊંચી હોઈ શકે છે, જે આલ્કલાઇન કોષો કરતા વધારે છે. વધુમાં, પોલિમર પટલની અત્યંત ઓછી ગેસ અભેદ્યતા જ્વલનશીલ મિશ્રણ બનાવવાનું જોખમ ઘટાડે છે, જેનાથી ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર અત્યંત ઓછી વર્તમાન ઘનતા પર કાર્ય કરી શકે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરને પૂરા પાડવામાં આવતા પાણીની વાહકતા 1S/cm કરતા ઓછી હોવી જોઈએ. કારણ કે પોલિમર પટલમાં પ્રોટોન પરિવહન પાવર વધઘટને ઝડપથી પ્રતિક્રિયા આપે છે, PEM કોષો વિવિધ પાવર સપ્લાય મોડમાં કાર્ય કરી શકે છે. જોકે PEM કોષનું વ્યાપારીકરણ કરવામાં આવ્યું છે, તેના કેટલાક ગેરફાયદા છે, મુખ્યત્વે ઉચ્ચ રોકાણ ખર્ચ અને પટલ અને કિંમતી ધાતુ આધારિત ઇલેક્ટ્રોડ બંનેનો ઉચ્ચ ખર્ચ. વધુમાં, PEM કોષોનું સેવા જીવન આલ્કલાઇન કોષો કરતા ટૂંકું છે. ભવિષ્યમાં, હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે PEM કોષની ક્ષમતામાં ઘણો સુધારો કરવાની જરૂર છે.
પોસ્ટ સમય: ફેબ્રુઆરી-૦૨-૨૦૨૩