AEM er að einhverju leyti blendingur af PEM og hefðbundinni rafgreiningu með þind. Meginreglan á bak við AEM rafgreiningarfrumu er sýnd á mynd 3. Við katóðuna er vatn afoxað til að framleiða vetni og OH-. OH- rennur í gegnum þindina að anóðunni þar sem það sameinast aftur til að framleiða súrefni.
Li o.fl. [1-2] rannsökuðu mjög fjórþættan pólýstýren og pólýfenýlen AEM háafkastamikla vatnsrafgreiningartæki og niðurstöðurnar sýndu að straumþéttleikinn var 2,7 A/cm2 við 85°C við spennu 1,8V. Þegar NiFe og PtRu/C voru notuð sem hvatar fyrir vetnisframleiðslu minnkaði straumþéttleikinn verulega í 906mA/cm2. Chen o.fl. [5] rannsökuðu notkun háafkastamikla rafgreiningarhvata úr óeðalmálmum í basískum fjölliðufilmu rafgreiningartækjum. NiMo oxíð voru afoxuð með H2/NH3, NH3, H2 og N2 lofttegundum við mismunandi hitastig til að mynda rafgreiningarhvata fyrir vetnisframleiðslu. Niðurstöðurnar sýna að NiMo-NH3/H2 hvati með H2/NH3 afoxun hefur bestu afköstin, með straumþéttleika allt að 1,0 A/cm2 og orkunýtni upp á 75% við 1,57V og 80°C. Evonik Industries hefur, byggt á núverandi tækni sinni fyrir lofttegundaskiljunarhimnu, þróað einkaleyfisvarið fjölliðuefni til notkunar í AEM rafgreiningarfrumum og er nú að stækka himnuframleiðslu í tilraunaverkefni. Næsta skref er að staðfesta áreiðanleika kerfisins og bæta eiginleika rafhlöðunnar, en um leið auka framleiðsluna.
Helstu áskoranir sem AEM rafgreiningarfrumur standa frammi fyrir núna eru skortur á mikilli leiðni og basískri viðnámi AEM, og rafhvati úr eðalmálmum eykur kostnað við framleiðslu rafgreiningartækja. Á sama tíma mun CO2 sem kemst inn í frumufimuna draga úr filmuviðnámi og rafskautsviðnámi, sem dregur úr rafgreiningarafköstum. Framtíðarþróunarstefna AEM rafgreiningartækja er sem hér segir: 1. Þróa AEM með mikilli leiðni, jónasértækni og langtíma basískri stöðugleika. 2. Sigrast á vandamálinu með háum kostnaði við eðalmálmahvata, þróa hvata án eðalmálma og með mikilli afköstum. 3. Eins og er er markmiðið um kostnað AEM rafgreiningartækja $20/m2, sem þarf að lækka með ódýru hráefni og fækkun myndunarskrefa, til að draga úr heildarkostnaði AEM rafgreiningartækja. 4. Minnka CO2 innihald í rafgreiningarfrumum og bæta rafgreiningarafköst.
[1] Liu L, Kohl P A. Anjónleiðandi fjölblokkar samfjölliður með mismunandi tengdum katjónum [J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, o.fl. Mjög fjórþætt pólýstýren jónómerar fyrir afkastamiklar vatnsrafgreiningartæki með anjónaskiptahimnu [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Birtingartími: 2. febrúar 2023