1966-жылы General Electric компаниясы электролит катары полимер мембранасын колдонуп, протон өткөрүмдүүлүгү концепциясына негизделген суу электролиттик элементти иштеп чыккан. PEM элементтерин General Electric 1978-жылы коммерциялаштырган. Учурда компания PEM элементтерин азыраак чыгарат, негизинен суутек өндүрүшүнүн чектелүү болушу, кыска мөөнөттүү кызмат мөөнөтү жана жогорку инвестициялык чыгымдарынан улам. PEM элементи биполярдык түзүлүшкө ээ жана элементтердин ортосундагы электрдик байланыштар пайда болгон газдарды чыгарууда маанилүү ролду ойногон биполярдык пластиналар аркылуу жүргүзүлөт. Анод, катод жана мембрана тобу мембраналык электрод жыйындысын (MEA) түзөт. Электрод адатта платина же иридий сыяктуу баалуу металлдардан турат. Аноддо суу кычкылтек, электрондор жана протондорду өндүрүү үчүн кычкылданат. Катоддо анод тарабынан өндүрүлгөн кычкылтек, электрондор жана протондор мембрана аркылуу катодго айланып, ал жерде алар суутек газын өндүрүү үчүн калыбына келтирилет. PEM электролизеринин иштөө принциби сүрөттө көрсөтүлгөн.
PEM электролиттик клеткалары, адатта, чакан көлөмдөгү суутек өндүрүү үчүн колдонулат, максималдуу суутек өндүрүү болжол менен 30 Нм3/саат жана энергия керектөө 174 кВт. Щелочтуу клетка менен салыштырганда, PEM клеткасынын чыныгы суутек өндүрүү ылдамдыгы дээрлик бардык чектөө диапазонун камтыйт. PEM клеткасы щелочтуу клеткага караганда жогорку ток тыгыздыгында, ал тургай 1,6 А/см2 чейин иштей алат жана электролиттик натыйжалуулук 48%-65% түзөт. Полимер пленкасы жогорку температурага туруктуу болбогондуктан, электролиттик клетканын температурасы көбүнчө 80°Cден төмөн болот. Хоеллер электролизери чакан PEM электролизерлери үчүн оптималдаштырылган клетка бетинин технологиясын иштеп чыккан. Клеткаларды талаптарга ылайык долбоорлоого болот, бул баалуу металлдардын көлөмүн азайтып, иштөө басымын жогорулатат. PEM электролизеринин негизги артыкчылыгы - суутек өндүрүшү берилген энергия менен дээрлик синхрондуу түрдө өзгөрөт, бул суутек суроо-талабынын өзгөрүшүнө ылайыктуу. Хоеллер клеткалары жүктөө рейтингинин 0-100% өзгөрүүлөрүнө секунданын ичинде жооп беришет. Хоеллердин патенттелген технологиясы валидациялык сыноодон өтүп жатат жана сыноо жайы 2020-жылдын аягына чейин курулуп бүтөт.
PEM клеткалары тарабынан өндүрүлгөн суутектин тазалыгы 99,99% га чейин жетиши мүмкүн, бул щелочтуу клеткалардыкына караганда жогору. Мындан тышкары, полимер мембранасынын өтө төмөн газ өткөрүмдүүлүгү күйүүчү аралашмалардын пайда болуу коркунучун азайтып, электролизердин өтө төмөн ток тыгыздыгында иштешине мүмкүндүк берет. Электролизерге берилген суунун өткөрүмдүүлүгү 1S/см3 дан аз болушу керек. Полимер мембранасы аркылуу протондордун ташылышы кубаттуулуктун өзгөрүшүнө тез жооп бергендиктен, PEM клеткалары ар кандай кубат менен камсыздоо режимдеринде иштей алат. PEM клеткасы коммерциялык максатта сатылса да, анын бир катар кемчиликтери бар, негизинен жогорку инвестициялык чыгымдар жана мембраналык жана баалуу металл негизиндеги электроддордун жогорку баасы. Мындан тышкары, PEM клеткаларынын кызмат мөөнөтү щелочтуу клеткаларга караганда кыска. Келечекте PEM клеткасынын суутек өндүрүү жөндөмдүүлүгүн бир топ жакшыртуу керек.
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 2-февралы