1966 թվականին General Electric ընկերությունը մշակեց ջրային էլեկտրոլիտիկ բջիջ՝ հիմնված պրոտոնային հաղորդականության հայեցակարգի վրա՝ օգտագործելով պոլիմերային թաղանթը որպես էլեկտրոլիտ: PEM բջիջները General Electric-ի կողմից առևտրայնացվեցին 1978 թվականին: Ներկայումս ընկերությունը արտադրում է ավելի քիչ PEM բջիջներ, հիմնականում ջրածնի սահմանափակ արտադրության, կարճ կյանքի և բարձր ներդրումային արժեքի պատճառով: PEM բջիջն ունի երկբևեռ կառուցվածք, և բջիջների միջև էլեկտրական միացումները կատարվում են երկբևեռ թիթեղների միջոցով, որոնք կարևոր դեր են խաղում առաջացած գազերի արտանետման գործում: Անոդը, կաթոդը և թաղանթային խումբը կազմում են թաղանթային էլեկտրոդային հավաքածուն (MEA): Էլեկտրոդը սովորաբար կազմված է թանկարժեք մետաղներից, ինչպիսիք են պլատինը կամ իրիդիումը: Անոդում ջուրը օքսիդացվում է՝ առաջացնելով թթվածին, էլեկտրոններ և պրոտոններ: Կաթոդում անոդի կողմից արտադրված թթվածինը, էլեկտրոնները և պրոտոնները շրջանառվում են թաղանթով դեպի կաթոդ, որտեղ դրանք վերականգնվում են՝ առաջացնելով ջրածնային գազ: PEM էլեկտրոլիզատորի սկզբունքը ներկայացված է նկարում:
PEM էլեկտրոլիտիկ բջիջները սովորաբար օգտագործվում են փոքրածավալ ջրածնի արտադրության համար՝ մոտ 30 Նմ3/ժ ջրածնի առավելագույն արտադրությամբ և 174 կՎտ հզորության սպառմամբ: Համեմատած ալկալային բջիջի հետ, PEM բջիջի ջրածնի իրական արտադրության արագությունը գրեթե ծածկում է ամբողջ սահմանային միջակայքը: PEM բջիջը կարող է աշխատել A-ով ավելի բարձր հոսանքի խտությամբ, քան ալկալային բջիջը, նույնիսկ մինչև 1.6 Ա/սմ2, իսկ էլեկտրոլիտիկ արդյունավետությունը կազմում է 48%-65%: Քանի որ պոլիմերային թաղանթը դիմացկուն չէ բարձր ջերմաստիճանի նկատմամբ, էլեկտրոլիտիկ բջիջի ջերմաստիճանը հաճախ 80°C-ից ցածր է լինում: Hoeller էլեկտրոլիզատորը մշակել է օպտիմիզացված բջջային մակերեսի տեխնոլոգիա փոքր PEM էլեկտրոլիզատորների համար: Բջիջները կարող են նախագծվել պահանջներին համապատասխան՝ նվազեցնելով թանկարժեք մետաղների քանակը և բարձրացնելով աշխատանքային ճնշումը: PEM էլեկտրոլիզատորի հիմնական առավելությունն այն է, որ ջրածնի արտադրությունը փոխվում է գրեթե համաժամանակյա մատակարարվող էներգիայի հետ, ինչը հարմար է ջրածնի պահանջարկի փոփոխության համար: Hoeller բջիջները արձագանքում են 0-100% բեռի վարկանիշի փոփոխություններին վայրկյանների ընթացքում: Հյոլլերի արտոնագրված տեխնոլոգիան անցնում է ստուգման թեստեր, և փորձարկման կենտրոնը կկառուցվի մինչև 2020 թվականի վերջը։
PEM բջիջների կողմից արտադրվող ջրածնի մաքրությունը կարող է հասնել մինչև 99.99%, ինչը ավելի բարձր է, քան ալկալային բջիջներինը: Բացի այդ, պոլիմերային թաղանթի չափազանց ցածր գազային թափանցելիությունը նվազեցնում է դյուրավառ խառնուրդներ առաջացնելու ռիսկը, թույլ տալով էլեկտրոլիզատորին աշխատել չափազանց ցածր հոսանքի խտությամբ: Էլեկտրոլիզատորին մատակարարվող ջրի հաղորդունակությունը պետք է լինի 1S/cm-ից պակաս: Քանի որ պրոտոնների տեղափոխումը պոլիմերային թաղանթով արագ արձագանքում է հզորության տատանումներին, PEM բջիջները կարող են աշխատել տարբեր էներգամատակարարման ռեժիմներով: Չնայած PEM բջիջը առևտրայնացվել է, այն ունի որոշ թերություններ, հիմնականում՝ բարձր ներդրումային արժեքը և թե՛ թաղանթային, թե՛ թանկարժեք մետաղների վրա հիմնված էլեկտրոդների բարձր արժեքը: Բացի այդ, PEM բջիջների ծառայության ժամկետը ավելի կարճ է, քան ալկալային բջիջներինը: Ապագայում PEM բջիջների ջրածին արտադրելու կարողությունը պետք է զգալիորեն բարելավվի:
Հրապարակման ժամանակը. Փետրվար-02-2023