1966 huet d'General Electric Company eng Waasserelektrolytzell entwéckelt, déi um Konzept vun der Protonenleitung baséiert, andeems se eng Polymermembran als Elektrolyt benotzt huet. PEM-Zellen goufen 1978 vu General Electric kommerzialiséiert. Aktuell produzéiert d'Firma manner PEM-Zellen, haaptsächlech wéinst hirer limitéierter Waasserstoffproduktioun, kuerzer Liewensdauer an héijen Investitiounskäschten. Eng PEM-Zell huet eng bipolar Struktur, an d'elektresch Verbindungen tëscht den Zellen ginn duerch bipolar Placke gemaach, déi eng wichteg Roll bei der Entladung vun de generéierte Gasen spillen. D'Anod, d'Kathode an d'Membrangrupp bilden d'Membranelektrodenanordnung (MEA). D'Elektrod besteet normalerweis aus Edelmetaller wéi Platin oder Iridium. Un der Anod gëtt Waasser oxidéiert fir Sauerstoff, Elektronen a Protonen ze produzéieren. Un der Kathod zirkuléieren de Sauerstoff, d'Elektronen an d'Protonen, déi vun der Anode produzéiert ginn, duerch d'Membran an d'Kathode, wou se reduzéiert ginn fir Waasserstoffgas ze produzéieren. De Prinzip vum PEM-Elektrolysator gëtt an der Figur gewisen.
PEM-Elektrolytzellen ginn normalerweis fir kleng Waasserstoffproduktioun benotzt, mat enger maximaler Waasserstoffproduktioun vu ronn 30 Nm3/h an engem Stroumverbrauch vun 174 kW. Am Verglach mat alkalischer Zell deckt déi tatsächlech Waasserstoffproduktiounsquote vun der PEM-Zell bal de ganze Limitberäich of. D'PEM-Zell kann mat enger méi héijer Stroumdicht wéi déi alkalisch Zell funktionéieren, souguer bis zu 1,6 A/cm2, an d'elektrolytesch Effizienz ass 48%-65%. Well de Polymerfilm net resistent géint héich Temperaturen ass, ass d'Temperatur vun der elektrolytescher Zell dacks ënner 80°C. Den Hoeller Elektrolyzer huet eng optiméiert Zelluewerflächentechnologie fir kleng PEM-Elektrolyzer entwéckelt. D'Zellen kënnen no den Ufuerderungen entworf ginn, wouduerch d'Quantitéit vun Edelmetaller reduzéiert gëtt an den Operatiounsdrock erhéicht gëtt. Den Haaptvirdeel vun engem PEM-Elektrolyzer ass, datt d'Waasserstoffproduktioun bal synchron mat der geliwwerter Energie ännert, wat fir d'Ännerung vum Waasserstoffbedarf gëeegent ass. Hoeller-Zellen reagéieren op 0-100% Belaaschtungsännerungen a Sekonnen. D'patentéiert Technologie vum Hoeller gëtt momentan Validatiounstester duerchgefouert, an d'Testanlag soll bis Enn 2020 gebaut sinn.
D'Reinheet vum Waasserstoff, deen duerch PEM-Zellen produzéiert gëtt, kann bis zu 99,99% héich sinn, wat méi héich ass wéi déi vun alkalische Zellen. Zousätzlech reduzéiert déi extrem niddreg Gaspermeabilitéit vun der Polymermembran de Risiko vun der Bildung vu brennbare Mëschungen, wouduerch den Elektrolyseur mat extrem niddrege Stroumdichte funktionéiere kann. D'Konduktivitéit vum Waasser, dat dem Elektrolyseur geliwwert gëtt, muss manner wéi 1S/cm sinn. Well de Protonentransport iwwer d'Polymermembran séier op Stroumschwankungen reagéiert, kënne PEM-Zellen a verschiddene Stroumversuergungsmodi funktionéieren. Obwuel d'PEM-Zell kommerzialiséiert gouf, huet se e puer Nodeeler, haaptsächlech déi héich Investitiounskäschten an déi héich Käschte vu souwuel Membran- wéi och Edelmetallelektroden. Zousätzlech ass d'Liewensdauer vu PEM-Zellen méi kuerz wéi déi vun alkalische Zellen. An Zukunft muss d'Kapazitéit vu PEM-Zellen fir Waasserstoff ze produzéieren däitlech verbessert ginn.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 02. Februar 2023