Az AEM bizonyos mértékig a PEM és a hagyományos diafragma alapú lúgelektrolízis hibridje. Az AEM elektrolizáló cella elvét a 3. ábra mutatja. A katódon a víz redukálódik hidrogénné, és OH⁻ keletkezik. Az OH⁻ a diafragmán keresztül az anódra áramlik, ahol újra egyesül oxigénné.
Li és munkatársai [1-2] nagymértékben kvaternerizált polisztirol és polifenilén AEM nagy teljesítményű vízelektrolizátort vizsgáltak, és az eredmények azt mutatták, hogy az áramsűrűség 2,7 A/cm2 volt 85°C-on, 1,8 V feszültségen. Amikor NiFe és PtRu/C katalizátorokat használtak hidrogéntermeléshez, az áramsűrűség jelentősen, 906 mA/cm2-re csökkent. Chen és munkatársai [5] nagy hatékonyságú nemnemesfém elektrolitikus katalizátor alkalmazását vizsgálták lúgos polimer film elektrolizátorban. NiMo-oxidokat redukáltak H2/NH3, NH3, H2 és N2 gázokkal különböző hőmérsékleteken elektrolitikus hidrogéntermelő katalizátorok szintézise céljából. Az eredmények azt mutatják, hogy a H2/NH3 redukcióval rendelkező NiMo-NH3/H2 katalizátor mutatja a legjobb teljesítményt, akár 1,0 A/cm2 áramsűrűséggel és 75%-os energiakonverziós hatásfokkal 1,57 V-on és 80°C-on. Az Evonik Industries a meglévő gázszétválasztó membrántechnológiájára építve kifejlesztett egy szabadalmaztatott polimer anyagot az AEM elektrolitikus cellákban való felhasználásra, és jelenleg egy kísérleti gyártósoron bővíti a membrángyártást. A következő lépés a rendszer megbízhatóságának ellenőrzése és az akkumulátor-specifikációk javítása, a termelés növelése mellett.
Jelenleg az AEM elektrolizáló cellák fő kihívásai az AEM alacsony vezetőképessége és lúgos ellenállása, valamint a nemesfém elektrokatalizátor növeli az elektrolizáló eszközök gyártási költségeit. Ugyanakkor a cellafilmbe jutó CO2 csökkenti a film és az elektróda ellenállását, ezáltal rontja az elektrolízis teljesítményét. Az AEM elektrolizálók jövőbeli fejlesztési iránya a következő: 1. Nagy vezetőképességű, ionszelektivitással és hosszú távú lúgos stabilitással rendelkező AEM fejlesztése. 2. A nemesfém katalizátor magas költségének problémájának leküzdése, nemesfémmentes és nagy teljesítményű katalizátor fejlesztése. 3. Az AEM elektrolizálók jelenlegi célköltsége 20 USD/m2, amelyet olcsó nyersanyagok és a szintézislépések csökkentésével kell csökkenteni az AEM elektrolizálók összköltségének csökkentése érdekében. 4. Az elektrolizáló cella CO2-tartalmának csökkentése és az elektrolízis teljesítményének javítása.
[1] Liu L, Kohl P A. Anionvezető többblokk kopolimerek különböző kötött kationokkal [J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W és mások. Magasan kvaternerizált polisztirol ionomerek nagy teljesítményű anioncserélő membrános vízelektrolizálókhoz [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Közzététel ideje: 2023. február 2.