AEM setakat tertentu merupakan hibrid PEM dan elektrolisis alkali berasaskan diafragma tradisional. Prinsip sel elektrolitik AEM ditunjukkan dalam Rajah 3. Di katod, air dikurangkan untuk menghasilkan hidrogen dan OH-. OH- mengalir melalui diafragma ke anod, di mana ia bergabung semula untuk menghasilkan oksigen.
Li et al. [1-2] telah mengkaji elektrolisis air berprestasi tinggi polistirena berkuaterna tinggi dan polifenilena AEM, dan hasilnya menunjukkan bahawa ketumpatan arus adalah 2.7A/cm2 pada 85°C pada voltan 1.8V. Apabila menggunakan NiFe dan PtRu/C sebagai pemangkin untuk penghasilan hidrogen, ketumpatan arus menurun dengan ketara kepada 906mA/cm2. Chen et al. [5] telah mengkaji aplikasi pemangkin elektrolitik logam bukan mulia berkecekapan tinggi dalam elektrolisis filem polimer alkali. Oksida NiMo telah dikurangkan oleh gas H2/NH3, NH3, H2 dan N2 pada suhu yang berbeza untuk mensintesis pemangkin penghasilan hidrogen elektrolitik. Hasilnya menunjukkan bahawa pemangkin NiMo-NH3/H2 dengan pengurangan H2/NH3 mempunyai prestasi terbaik, dengan ketumpatan arus sehingga 1.0A/cm2 dan kecekapan penukaran tenaga sebanyak 75% pada 1.57V dan 80°C. Evonik Industries, berdasarkan teknologi membran pemisahan gas sedia ada, telah membangunkan bahan polimer yang dipatenkan untuk digunakan dalam sel elektrolitik AEM dan kini sedang mengembangkan pengeluaran membran pada barisan perintis. Langkah seterusnya adalah untuk mengesahkan kebolehpercayaan sistem dan menambah baik spesifikasi bateri, sambil meningkatkan pengeluaran.
Pada masa ini, cabaran utama yang dihadapi oleh sel elektrolisis AEM adalah kekurangan kekonduksian dan rintangan alkali AEM yang tinggi, dan elektromangkin logam berharga meningkatkan kos pembuatan peranti elektrolisis. Pada masa yang sama, CO2 yang memasuki filem sel akan mengurangkan rintangan filem dan rintangan elektrod, sekali gus mengurangkan prestasi elektrolisis. Hala tuju pembangunan masa depan elektrolisis AEM adalah seperti berikut: 1. Membangunkan AEM dengan kekonduksian yang tinggi, selektiviti ion dan kestabilan alkali jangka panjang. 2. Mengatasi masalah kos pemangkin logam berharga yang tinggi, membangunkan pemangkin tanpa logam berharga dan prestasi tinggi. 3. Pada masa ini, kos sasaran elektrolisis AEM ialah $20 /m2, yang perlu dikurangkan melalui bahan mentah yang murah dan langkah sintesis yang dikurangkan, untuk mengurangkan kos keseluruhan elektrolisis AEM. 4. Mengurangkan kandungan CO2 dalam sel elektrolisis dan meningkatkan prestasi elektrolisis.
[1] Liu L, Kohl P A. Kopolimer berbilang blok pengalir anion dengan kation tertambat yang berbeza[J]. Jurnal Sains Polimer Bahagian A: Kimia Polimer, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, dkk. Ionomer polistirena berkuaterna tinggi untuk elektrolisis air membran pertukaran anion berprestasi tinggi[J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Masa siaran: 02-Feb-2023