AEM белгілі бір дәрежеде PEM және дәстүрлі диафрагма негізіндегі сілті электролизінің гибриді болып табылады. AEM электролиттік элементінің принципі 3-суретте көрсетілген. Катодта су сутегін өндіру үшін тотықсызданады және OH-. OH диафрагма арқылы анодқа ағады, онда ол оттегін өндіру үшін қайта бірігеді.
Ли және т.б. [1-2] жоғары кватернизацияланған полистирол мен полифенилен AEM жоғары өнімді су электролизерін зерттеді, нәтижелері ток тығыздығы 85°C температурада 1,8 В кернеуде 2,7 А/см2 екенін көрсетті. Сутегі өндірісі үшін NiFe және PtRu/C катализаторларын қолданған кезде ток тығыздығы 906 мА/см2 дейін айтарлықтай төмендеді. Чен және т.б. [5] сілтілі полимер пленкалы электролизерде жоғары тиімді асыл емес металл электролиттік катализаторды қолдануды зерттеді. NiMo оксидтері электролиттік сутегі өндірісі катализаторларын синтездеу үшін әртүрлі температурада H2/NH3, NH3, H2 және N2 газдарымен тотықсыздандырылды. Нәтижелер H2/NH3 тотықсыздандырылған NiMo-NH3/H2 катализаторының ең жақсы өнімділікке ие екенін, ток тығыздығы 1,0 А/см2 дейін және 1,57 В және 80°C температурада энергияны түрлендіру тиімділігі 75% екенін көрсетеді. Evonik Industries компаниясы қолданыстағы газ бөлу мембраналық технологиясына сүйене отырып, AEM электролиттік ұяшықтарында қолдануға арналған патенттелген полимерлік материалды жасап шығарды және қазіргі уақытта пилоттық желіде мембраналық өндірісті кеңейтуде. Келесі қадам - жүйенің сенімділігін тексеру және өндірісті кеңейте отырып, батарея сипаттамаларын жақсарту.
Қазіргі уақытта AEM электролиттік жасушаларының алдында тұрған негізгі қиындықтар - AEM жоғары өткізгіштігінің және сілтілік кедергісінің болмауы, ал бағалы металл электрокатализаторы электролиттік құрылғыларды өндіру құнын арттырады. Сонымен қатар, жасуша қабықшасына енетін CO2 қабықша кедергісін және электрод кедергісін төмендетеді, осылайша электролиттік өнімділікті төмендетеді. AEM электролизерінің болашақ даму бағыты келесідей: 1. Жоғары өткізгіштігі, ион селективтілігі және ұзақ мерзімді сілтілік тұрақтылығы бар AEM әзірлеу. 2. Бағалы металл катализаторының жоғары құны мәселесін шешу, бағалы металлсыз және жоғары өнімділіктегі катализатор әзірлеу. 3. Қазіргі уақытта AEM электролизерінің мақсатты құны $20/м2 құрайды, оны арзан шикізат және синтез қадамдарын азайту арқылы азайту қажет, осылайша AEM электролизерінің жалпы құнын төмендету керек. 4. Электролиттік жасушадағы CO2 мөлшерін азайту және электролиттік өнімділікті жақсарту.
[1] Liu L, Kohl P A. Әртүрлі байланысқан катиондары бар мультиблокты сополимерлерді өткізетін аниондар[J]. Polymer Science журналы, А бөлімі: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Ли Д, Парк Э.Дж., Чжу В. және т.б. Жоғары өнімді анион алмасу мембраналық су электролизерлеріне арналған жоғары кватеризацияланған полистирол иономерлері [Дж]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 2 ақпан