Во 1966 година, компанијата „Џенерал Електрик“ разви електролитичка ќелија за вода базирана на концептот на протонска спроводливост, користејќи полимерна мембрана како електролит. PEM ќелиите беа комерцијализирани од „Џенерал Електрик“ во 1978 година. Во моментов, компанијата произведува помалку PEM ќелии, главно поради ограниченото производство на водород, краткиот век на траење и високите инвестициски трошоци. PEM ќелијата има биполарна структура, а електричните врски помеѓу ќелиите се остваруваат преку биполарни плочи, кои играат важна улога во празнењето на генерираните гасови. Анодата, катодата и мембранската група го формираат склопот на мембранска електрода (MEA). Електродата обично е составена од скапоцени метали како што се платина или иридиум. На анодата, водата се оксидира за да произведе кислород, електрони и протони. На катодата, кислородот, електроните и протоните произведени од анодата циркулираат низ мембраната до катодата, каде што се редуцираат за да произведат водороден гас. Принципот на PEM електролизерот е прикажан на сликата.
PEM електролитичките ќелии обично се користат за производство на водород во мал обем, со максимално производство на водород од околу 30 Nm3/h и потрошувачка на енергија од 174 kW. Во споредба со алкалните ќелии, вистинската стапка на производство на водород на PEM ќелијата речиси го покрива целиот граничен опсег. PEM ќелијата може да работи со поголема густина на струја од A од алкалната ќелија, дури и до 1,6 A/cm2, а електролитската ефикасност е 48%-65%. Бидејќи полимерниот филм не е отпорен на висока температура, температурата на електролитичката ќелија често е под 80°C. Електролизерот Hoeller разви оптимизирана технологија за површина на ќелијата за мали PEM електролизери. Ќелиите можат да бидат дизајнирани според барањата, намалувајќи ја количината на скапоцени метали и зголемувајќи го работниот притисок. Главната предност на PEM електролизерот е што производството на водород се менува речиси синхроно со испорачаната енергија, што е погодно за промена на побарувачката на водород. Ќелиите Hoeller реагираат на промени во номиналната вредност на оптоварувањето од 0-100% за неколку секунди. Патентираната технологија на Холер е во фаза на тестови за валидација, а тест-постројката ќе биде изградена до крајот на 2020 година.
Чистотата на водородот произведен од PEM ќелиите може да достигне 99,99%, што е повисоко од онаа на алкалните ќелии. Покрај тоа, екстремно ниската пропустливост на гас на полимерната мембрана го намалува ризикот од формирање запаливи смеси, дозволувајќи му на електролизерот да работи со екстремно ниски густини на струја. Спроводливоста на водата што се доставува до електролизерот мора да биде помала од 1S/cm. Бидејќи транспортот на протони низ полимерната мембрана брзо реагира на флуктуациите на моќноста, PEM ќелиите можат да работат во различни режими на напојување. Иако PEM ќелијата е комерцијализирана, таа има некои недостатоци, главно високите инвестициски трошоци и високите трошоци за електроди базирани на мембрана и скапоцени метали. Покрај тоа, работниот век на PEM ќелиите е пократок од оној на алкалните ќелии. Во иднина, капацитетот на PEM ќелијата за производство на водород треба значително да се подобри.
Време на објавување: 02.02.2023