AEM нь тодорхой хэмжээгээр PEM болон уламжлалт диафрагм дээр суурилсан шүлтлэг электролизийн эрлийз юм. AEM электролитийн элементийн зарчмыг Зураг 3-т үзүүлэв. Катод дээр усыг устөрөгч үүсгэхийн тулд бууруулж, OH-. OH нь диафрагмаар дамжин анод руу урсаж, тэнд хүчилтөрөгч үүсгэхийн тулд дахин нэгддэг.
Ли нар [1-2] өндөр кватернжуулсан полистирол ба полифенилен AEM өндөр хүчин чадалтай усны электролизерийг судалж, үр дүнгээс харахад гүйдлийн нягтрал нь 85°C-д 1.8V хүчдэлд 2.7A/см2 байсан. NiFe болон PtRu/C-г устөрөгч үйлдвэрлэхэд катализатор болгон ашиглахад гүйдлийн нягтрал мэдэгдэхүйц буурч 906mA/см2 болсон. Чен нар [5] шүлтлэг полимер хальсан электролизерт өндөр үр ашигтай эрхэм бус металлын электролитийн катализаторыг хэрэглэхийг судалсан. NiMo оксидыг янз бүрийн температурт H2/NH3, NH3, H2 болон N2 хийгээр ангижруулж электролитийн устөрөгч үйлдвэрлэх катализаторыг синтезлэв. Үр дүнгээс харахад H2/NH3 ангижруулсан NiMo-NH3/H2 катализатор нь хамгийн сайн гүйцэтгэлтэй бөгөөд гүйдлийн нягтрал нь 1.0A/см2 хүртэл, энерги хувиргалтын үр ашиг нь 1.57V болон 80°C-д 75% байна. Evonik Industries нь одоо байгаа хийн тусгаарлах мембраны технологидоо үндэслэн AEM электролитийн эсүүдэд ашиглах патентлагдсан полимер материалыг боловсруулсан бөгөөд одоогоор туршилтын шугам дээр мембраны үйлдвэрлэлийг өргөжүүлж байна. Дараагийн алхам бол системийн найдвартай байдлыг баталгаажуулж, батерейны үзүүлэлтийг сайжруулахын зэрэгцээ үйлдвэрлэлийг өргөжүүлэх явдал юм.
Одоогийн байдлаар AEM электролитийн эсүүдийн тулгарч буй гол бэрхшээлүүд нь AEM-ийн өндөр дамжуулах чадвар болон шүлтлэг эсэргүүцэл дутагдалтай байгаа явдал бөгөөд үнэт металлын электрокатализатор нь электролитийн төхөөрөмж үйлдвэрлэх зардлыг нэмэгдүүлдэг. Үүний зэрэгцээ эсийн хальсанд орж буй CO2 нь хальсны эсэргүүцэл болон электродын эсэргүүцлийг бууруулж, улмаар электролитийн гүйцэтгэлийг бууруулдаг. AEM электролизерийн ирээдүйн хөгжлийн чиглэл нь дараах байдалтай байна: 1. Өндөр дамжуулах чадвар, ионы сонгомол чанар болон урт хугацааны шүлтлэг тогтвортой байдал бүхий AEM боловсруулах. 2. Үнэт металлын катализаторын өндөр өртөгтэй асуудлыг даван туулах, үнэт металлгүй, өндөр гүйцэтгэлтэй катализатор боловсруулах. 3. Одоогийн байдлаар AEM электролизерийн зорилтот өртөг нь $20/м2 бөгөөд үүнийг хямд түүхий эд, синтезийн үе шатыг багасгах замаар бууруулах шаардлагатай бөгөөд ингэснээр AEM электролизерийн нийт өртгийг бууруулах болно. 4. Электролитийн эс дэх CO2-ийн агууламжийг бууруулж, электролитийн гүйцэтгэлийг сайжруулах.
[1] Liu L, Kohl P A. Янз бүрийн холбогдсон катионуудтай олон блокийн сополимер дамжуулагч анионууд [J]. Полимер шинжлэх ухааны сэтгүүл А хэсэг: Полимер хими, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Ли Д, Парк ЭЖ, Жу В, нар. Өндөр хүчин чадалтай анион солилцооны мембраны усны электролизерт зориулсан өндөр кватернжуулсан полистирол иономерууд [Ж]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 2-р сарын 2