AEM кандайдыр бир деңгээлде PEM жана салттуу диафрагмага негизделген щелочтуу электролиздин гибриди болуп саналат. AEM электролиттик элементинин принциби 3-сүрөттө көрсөтүлгөн. Катоддо суутекти жана OH-OHди өндүрүү үчүн калыбына келтирилет. OH диафрагма аркылуу анодго агат, ал жерде ал кычкылтекти өндүрүү үчүн рекомбинацияланат.
Ли жана башкалар [1-2] жогорку деңгээлде кватернизацияланган полистирол жана полифенилен AEM жогорку өндүрүмдүү суу электролизерин изилдешкен жана жыйынтыктар көрсөткөндөй, токтун тыгыздыгы 85°C температурада 1,8 В чыңалууда 2,7А/см2 түзгөн. NiFe жана PtRu/C суутек өндүрүү үчүн катализатор катары колдонулганда, токтун тыгыздыгы 906мА/см2ге чейин бир кыйла төмөндөгөн. Чен жана башкалар [5] щелочтуу полимер пленкалуу электролизерде жогорку натыйжалуу асыл эмес металл электролиттик катализаторду колдонууну изилдешкен. NiMo оксиддери электролиттик суутек өндүрүү катализаторлорун синтездөө үчүн ар кандай температурада H2/NH3, NH3, H2 жана N2 газдары менен калыбына келтирилген. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, H2/NH3 калыбына келтирүүчү NiMo-NH3/H2 катализатору эң жакшы көрсөткүчкө ээ, токтун тыгыздыгы 1,0А/см2ге чейин жана 1,57В жана 80°C температурада энергияны конвертациялоо эффективдүүлүгү 75% түзөт. Evonik Industries компаниясы учурдагы газ бөлүүчү мембрана технологиясына таянып, AEM электролиттик элементтеринде колдонуу үчүн патенттелген полимер материалын иштеп чыкты жана учурда пилоттук линияда мембрана өндүрүшүн кеңейтүүдө. Кийинки кадам - системанын ишенимдүүлүгүн текшерүү жана батареянын мүнөздөмөлөрүн жакшыртуу, ошол эле учурда өндүрүштү кеңейтүү.
Учурда AEM электролиттик клеткалары туш болгон негизги кыйынчылыктар - AEM жогорку өткөрүмдүүлүгүнүн жана щелочтуу туруктуулугунун жоктугу, ал эми баалуу металл электрокатализатору электролиттик түзүлүштөрдү өндүрүүнүн баасын жогорулатат. Ошол эле учурда, клетканын пленкасына кирген CO2 пленканын каршылыгын жана электроддун каршылыгын төмөндөтөт, ошону менен электролиттик көрсөткүчтөрдү төмөндөтөт. AEM электролизеринин келечектеги өнүгүү багыты төмөнкүдөй: 1. Жогорку өткөрүмдүүлүгү, иондук селективдүүлүгү жана узак мөөнөттүү щелочтуу туруктуулугу бар AEMди иштеп чыгуу. 2. Баалуу металл катализаторунун жогорку баасы көйгөйүн чечүү, баалуу металлсыз жана жогорку өндүрүмдүүлүктөгү катализаторду иштеп чыгуу. 3. Учурда AEM электролизеринин максаттуу баасы 20 доллар/м2 түзөт, аны арзан чийки зат жана синтез кадамдарын азайтуу аркылуу азайтуу керек, ошондо AEM электролизеринин жалпы баасын төмөндөтүү керек. 4. Электролиттик клеткадагы CO2 курамын азайтуу жана электролиттик көрсөткүчтөрдү жакшыртуу.
[1] Liu L, Kohl P A. Ар кандай байланышкан катиондору бар көп блоктуу сополимерлерди өткөрүүчү аниондор[J]. Polymer Science журналынын А бөлүгү: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Ли Д, Парк Э.Ж., Жу В. жана башкалар. Жогорку натыйжалуу анион алмашуу мембранасынын суу электролизерлери үчүн жогорку кватернизацияланган полистирол иономерлери [Ж]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 2-февралы