1966 онд Женерал Электрик компани нь полимер мембраныг электролит болгон ашиглан протон дамжуулалтын концепц дээр суурилсан усны электролитийн элементийг боловсруулсан. PEM эсүүдийг 1978 онд Женерал Электрик компани худалдаанд гаргасан. Одоогийн байдлаар тус компани цөөн тооны PEM эс үйлдвэрлэж байгаа бөгөөд энэ нь голчлон устөрөгчийн үйлдвэрлэл хязгаарлагдмал, ашиглалтын хугацаа богино, хөрөнгө оруулалтын өндөр өртөгтэй холбоотой юм. PEM эс нь хоёр туйлт бүтэцтэй бөгөөд эсүүдийн хоорондох цахилгаан холболт нь хоёр туйлт хавтангаар дамжин хийгддэг бөгөөд энэ нь үүссэн хийг гадагшлуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Анод, катод, мембраны бүлэг нь мембраны электродын угсралтыг (MEA) үүсгэдэг. Электрод нь ихэвчлэн цагаан алт эсвэл иридиум зэрэг үнэт металлуудаас бүрддэг. Анод дээр ус исэлдэж хүчилтөрөгч, электрон, протон үүсгэдэг. Катод дээр анодын үүсгэсэн хүчилтөрөгч, электрон, протонууд мембранаар дамжин катод руу эргэлдэж, тэнд устөрөгчийн хий үүсгэхийн тулд буурдаг. PEM электролизерийн зарчмыг зурагт үзүүлэв.
PEM электролитийн эсүүдийг ихэвчлэн жижиг хэмжээний устөрөгч үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд хамгийн ихдээ 30Нм3/цаг устөрөгчийн үйлдвэрлэл, 174кВт эрчим хүчний хэрэглээтэй байдаг. Шүлтлэг эстэй харьцуулахад PEM эсийн бодит устөрөгчийн үйлдвэрлэлийн хурд нь бараг бүх хязгаарын хязгаарыг хамардаг. PEM эс нь шүлтлэг эсээс 1.6А/см2 хүртэл өндөр гүйдлийн нягтралтай ажиллах боломжтой бөгөөд электролитийн үр ашиг нь 48%-65% байдаг. Полимер хальс нь өндөр температурт тэсвэртэй биш тул электролитийн эсийн температур нь ихэвчлэн 80°C-аас доош байдаг. Хоеллер электролизер нь жижиг PEM электролизеруудад зориулсан оновчтой эсийн гадаргуугийн технологийг боловсруулсан. Эсүүдийг шаардлагын дагуу зохион бүтээж, үнэт металлын хэмжээг бууруулж, ажлын даралтыг нэмэгдүүлдэг. PEM электролизерийн гол давуу тал нь устөрөгчийн үйлдвэрлэл нь нийлүүлсэн энергитэй бараг синхроноор өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь устөрөгчийн эрэлтийн өөрчлөлтөд тохиромжтой юм. Хоеллерийн эсүүд ачааллын зэрэглэлийн 0-100% өөрчлөлтөд хэдхэн секундын дотор хариу үйлдэл үзүүлдэг. Хоеллерийн патентлагдсан технологи нь баталгаажуулалтын туршилтанд хамрагдаж байгаа бөгөөд туршилтын байгууламжийг 2020 оны эцэс гэхэд барина.
PEM эсүүдээр үүсгэгдсэн устөрөгчийн цэвэршилт нь 99.99% хүртэл өндөр байж болох бөгөөд энэ нь шүлтлэг эсүүдээс өндөр юм. Үүнээс гадна, полимер мембраны маш бага хийн нэвчилт нь шатамхай хольц үүсэх эрсдлийг бууруулж, электролизерийг маш бага гүйдлийн нягтралтай ажиллах боломжийг олгодог. Электролизерт нийлүүлсэн усны дамжуулах чанар нь 1S/см-ээс бага байх ёстой. Полимер мембранаар дамжин протон тээвэрлэлт нь цахилгаан хэлбэлзэлд хурдан хариу үйлдэл үзүүлдэг тул PEM эсүүд нь өөр өөр цахилгаан хангамжийн горимд ажиллах боломжтой. PEM эсийг арилжааны зорилгоор ашигласан боловч зарим сул талуудтай бөгөөд голчлон хөрөнгө оруулалтын өндөр өртөг, мембран болон үнэт металл дээр суурилсан электродуудын өндөр өртөгтэй байдаг. Үүнээс гадна, PEM эсүүдийн ашиглалтын хугацаа шүлтлэг эсүүдээс богино байдаг. Ирээдүйд PEM эсийн устөрөгч үйлдвэрлэх чадварыг эрс сайжруулах шаардлагатай байна.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 2-р сарын 2