AEM გარკვეულწილად წარმოადგენს PEM-ისა და ტრადიციული დიაფრაგმაზე დაფუძნებული ტუტე ელექტროლიზის ჰიბრიდს. AEM ელექტროლიტური უჯრედის პრინციპი ნაჩვენებია ნახაზ 3-ში. კათოდზე წყალი აღდგება წყალბადის წარმოსაქმნელად და OH -. OH - დიაფრაგმის გავლით ანოდში მიედინება, სადაც ის ხელახლა კომბინირდება ჟანგბადის წარმოსაქმნელად.
ლი და სხვ. [1-2] შეისწავლეს მაღალკვატერნიზებული პოლისტიროლისა და პოლიფენილენის AEM მაღალი ხარისხის წყლის ელექტროლიზატორი და შედეგებმა აჩვენა, რომ დენის სიმკვრივე იყო 2.7 ა/სმ2 85°C ტემპერატურაზე 1.8 ვ ძაბვაზე. წყალბადის წარმოებისთვის კატალიზატორებად NiFe-სა და PtRu/C-ს გამოყენებისას, დენის სიმკვრივე მნიშვნელოვნად შემცირდა 906 მA/სმ2-მდე. ჩენმა და სხვ. [5] შეისწავლეს მაღალეფექტური არაკეთილშობილი ლითონის ელექტროლიტური კატალიზატორის გამოყენება ტუტე პოლიმერული ფირის ელექტროლიზატორში. NiMo ოქსიდები აღდგენილი იქნა H2/NH3, NH3, H2 და N2 აირებით სხვადასხვა ტემპერატურაზე ელექტროლიტური წყალბადის წარმოების კატალიზატორების სინთეზირებისთვის. შედეგები აჩვენებს, რომ H2/NH3 აღდგენით NiMo-NH3/H2 კატალიზატორს აქვს საუკეთესო მახასიათებლები, დენის სიმკვრივით 1.0 ა/სმ2-მდე და ენერგიის გარდაქმნის ეფექტურობით 75%-იანი 1.57 ვოლტზე და 80°C-ზე. „ევონიკ ინდასტრიზმა“, არსებული გაზის გამოყოფის მემბრანული ტექნოლოგიის საფუძველზე, შეიმუშავა დაპატენტებული პოლიმერული მასალა AEM ელექტროლიტურ უჯრედებში გამოსაყენებლად და ამჟამად აფართოებს მემბრანული წარმოების პროცესს საპილოტე ხაზზე. შემდეგი ნაბიჯი არის სისტემის საიმედოობის შემოწმება და აკუმულატორების სპეციფიკაციების გაუმჯობესება, წარმოების მასშტაბირების პარალელურად.
ამჟამად, AEM ელექტროლიტური უჯრედების წინაშე არსებული ძირითადი გამოწვევებია AEM-ის მაღალი გამტარობის და ტუტე წინააღმდეგობის ნაკლებობა, ხოლო ძვირფასი ლითონის ელექტროკატალიზატორი ზრდის ელექტროლიტური მოწყობილობების წარმოების ღირებულებას. ამავდროულად, უჯრედის აპკში შემავალი CO2 შეამცირებს აპკის წინააღმდეგობას და ელექტროდის წინააღმდეგობას, რითაც შეამცირებს ელექტროლიტურ მუშაობას. AEM ელექტროლიზატორის სამომავლო განვითარების მიმართულებაა შემდეგი: 1. მაღალი გამტარობის, იონური სელექციურობის და გრძელვადიანი ტუტე სტაბილურობის მქონე AEM-ის შემუშავება. 2. ძვირფასი ლითონის კატალიზატორის მაღალი ღირებულების პრობლემის დაძლევა, ძვირფასი ლითონის გარეშე და მაღალი ხარისხის კატალიზატორის შემუშავება. 3. ამჟამად, AEM ელექტროლიზატორის სამიზნე ღირებულებაა 20 აშშ დოლარი/მ2, რომლის შემცირებაც საჭიროა იაფი ნედლეულის და სინთეზის ეტაპების შემცირების გზით, რათა შემცირდეს AEM ელექტროლიზატორის საერთო ღირებულება. 4. ელექტროლიტურ უჯრედში CO2-ის შემცველობის შემცირება და ელექტროლიტური მუშაობის გაუმჯობესება.
[1] ლიუ ლ., კოლი პ. ა. ანიონგამტარი მრავალბლოკური კოპოლიმერები სხვადასხვა მიბმული კატიონებით [J]. პოლიმერული მეცნიერების ჟურნალი, ნაწილი A: პოლიმერული ქიმია, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] ლი დ., პარკ ე.ჯ., ჟუ ვ. და სხვ. მაღალკვატერნიზებული პოლისტიროლის იონომერები მაღალი ხარისხის ანიონგაცვლითი მემბრანული წყლის ელექტროლიზერებისთვის [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
გამოქვეყნების დრო: 2023 წლის 2 თებერვალი