1966년, 제너럴 일렉트릭 회사는 고분자 막을 전해질로 사용하여 양성자 전도 개념을 기반으로 물 전해 전지를 개발했습니다.PEM 전지는 1978년 제너럴 일렉트릭에서 상용화되었습니다.현재 이 회사는 주로 수소 생산이 제한적이고 수명이 짧으며 투자 비용이 높기 때문에 PEM 전지를 적게 생산합니다.PEM 전지는 양극 구조를 가지고 있으며 전지 간의 전기적 연결은 양극판을 통해 이루어지며 생성된 가스를 방출하는 데 중요한 역할을 합니다.애노드, 캐소드 및 막 그룹은 막 전극 접합체(MEA)를 형성합니다.전극은 일반적으로 백금이나 이리듐과 같은 귀금속으로 구성됩니다.애노드에서 물은 산화되어 산소, 전자 및 양성자를 생성합니다.캐소드에서는 애노드에서 생성된 산소, 전자 및 양성자가 막을 통해 캐소드로 순환하여 수소 가스를 생성합니다.PEM 전해조의 원리가 그림에 나와 있습니다.
PEM 전해전지는 일반적으로 소규모 수소 생산에 사용되며, 최대 수소 생산량은 약 30Nm³/h이고 전력 소비량은 174kW입니다. 알칼리 전지와 비교했을 때, PEM 전지의 실제 수소 생산율은 거의 모든 한계 범위를 포괄합니다. PEM 전지는 알칼리 전지보다 높은 전류 밀도, 최대 1.6A/cm²에서 작동할 수 있으며, 전해 효율은 48%~65%입니다. 폴리머 필름은 고온에 강하지 않기 때문에 전해전지의 온도는 종종 80°C 미만입니다. Hoeller 전해기는 소형 PEM 전해기에 최적화된 셀 표면 기술을 개발했습니다. 셀은 요구 사항에 따라 설계되어 귀금속 사용량을 줄이고 작동 압력을 높일 수 있습니다. PEM 전해기의 주요 장점은 수소 생산량이 공급 에너지와 거의 동기적으로 변하여 수소 수요 변화에 적합하다는 것입니다. Hoeller 셀은 0~100% 부하 정격 변화에 몇 초 만에 반응합니다. 횔러의 특허 기술은 현재 검증 시험을 거치고 있으며, 시험 시설은 2020년 말까지 건설될 예정입니다.
PEM 셀에서 생산되는 수소의 순도는 알칼리 전지보다 높은 최대 99.99%에 달할 수 있습니다. 또한, 고분자 막의 매우 낮은 기체 투과성은 가연성 혼합물 형성 위험을 줄여 전해조가 매우 낮은 전류 밀도에서 작동할 수 있도록 합니다. 전해조에 공급되는 물의 전도도는 1S/cm 미만이어야 합니다. 고분자 막을 통한 양성자 이동은 전력 변동에 빠르게 반응하기 때문에 PEM 셀은 다양한 전력 공급 모드에서 작동할 수 있습니다. PEM 셀은 상용화되었지만, 높은 투자 비용과 막 및 귀금속 기반 전극의 높은 비용이라는 몇 가지 단점이 있습니다. 또한 PEM 셀의 수명은 알칼리 전지보다 짧습니다. 앞으로 PEM 셀의 수소 생산 용량을 크게 개선해야 합니다.
게시 시간: 2023년 2월 2일