१९६६ मा, जनरल इलेक्ट्रिक कम्पनीले पोलिमर मेम्ब्रेनलाई इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा प्रयोग गर्दै प्रोटोन कन्डक्शन अवधारणामा आधारित पानी इलेक्ट्रोलाइटिक सेल विकास गर्यो। १९७८ मा जनरल इलेक्ट्रिकले PEM कोषहरूलाई व्यावसायिकरण गर्यो। हाल, कम्पनीले कम PEM कोषहरू उत्पादन गर्दछ, मुख्यतया यसको सीमित हाइड्रोजन उत्पादन, छोटो जीवन र उच्च लगानी लागतको कारण। PEM कोषको द्विध्रुवी संरचना हुन्छ, र कोषहरू बीचको विद्युतीय जडानहरू द्विध्रुवी प्लेटहरू मार्फत बनाइन्छ, जसले उत्पन्न ग्यासहरू डिस्चार्ज गर्न महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। एनोड, क्याथोड र मेम्ब्रेन समूहले मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड एसेम्बली (MEA) बनाउँछ। इलेक्ट्रोड सामान्यतया प्लेटिनम वा इरिडियम जस्ता बहुमूल्य धातुहरू मिलेर बनेको हुन्छ। एनोडमा, अक्सिजन, इलेक्ट्रोन र प्रोटोनहरू उत्पादन गर्न पानीलाई अक्सिडाइज गरिन्छ। क्याथोडमा, एनोडद्वारा उत्पादित अक्सिजन, इलेक्ट्रोन र प्रोटोनहरू झिल्ली मार्फत क्याथोडमा परिसंचरण हुन्छन्, जहाँ तिनीहरूलाई हाइड्रोजन ग्यास उत्पादन गर्न कम गरिन्छ। PEM इलेक्ट्रोलाइजरको सिद्धान्त चित्रमा देखाइएको छ।
PEM इलेक्ट्रोलाइटिक कोषहरू सामान्यतया सानो स्तरको हाइड्रोजन उत्पादनको लागि प्रयोग गरिन्छ, जसको अधिकतम हाइड्रोजन उत्पादन लगभग 30Nm3/घण्टा र बिजुली खपत 174kW हुन्छ। क्षारीय कोषको तुलनामा, PEM कोषको वास्तविक हाइड्रोजन उत्पादन दरले लगभग सम्पूर्ण सीमा दायरा समेट्छ। PEM कोषले क्षारीय कोष भन्दा उच्च वर्तमान घनत्वमा काम गर्न सक्छ, 1.6A/cm2 सम्म पनि, र इलेक्ट्रोलाइटिक दक्षता 48%-65% छ। किनभने पोलिमर फिल्म उच्च तापक्रमको प्रतिरोधी छैन, इलेक्ट्रोलाइटिक कोषको तापक्रम प्रायः 80°C भन्दा कम हुन्छ। होलर इलेक्ट्रोलाइजरले साना PEM इलेक्ट्रोलाइजरहरूको लागि अनुकूलित सेल सतह प्रविधि विकास गरेको छ। कोषहरूलाई आवश्यकता अनुसार डिजाइन गर्न सकिन्छ, बहुमूल्य धातुहरूको मात्रा घटाउँछ र सञ्चालन दबाब बढाउँछ। PEM इलेक्ट्रोलाइजरको मुख्य फाइदा भनेको हाइड्रोजन उत्पादन आपूर्ति गरिएको ऊर्जासँग लगभग समकालिक रूपमा परिवर्तन हुन्छ, जुन हाइड्रोजन माग परिवर्तनको लागि उपयुक्त छ। होलर कोषहरूले सेकेन्डमा 0-100% लोड मूल्याङ्कन परिवर्तनहरूमा प्रतिक्रिया दिन्छन्। होलरको पेटेन्ट गरिएको प्रविधिको प्रमाणीकरण परीक्षण भइरहेको छ, र परीक्षण सुविधा २०२० को अन्त्यसम्ममा निर्माण गरिनेछ।
PEM कोषहरूद्वारा उत्पादित हाइड्रोजनको शुद्धता ९९.९९% सम्म उच्च हुन सक्छ, जुन क्षारीय कोषहरू भन्दा बढी हो। यसको अतिरिक्त, पोलिमर झिल्लीको अत्यन्त कम ग्यास पारगम्यताले ज्वलनशील मिश्रणहरू बन्ने जोखिम कम गर्छ, जसले इलेक्ट्रोलाइजरलाई अत्यन्त कम वर्तमान घनत्वमा सञ्चालन गर्न अनुमति दिन्छ। इलेक्ट्रोलाइजरमा आपूर्ति गरिएको पानीको चालकता १S/cm भन्दा कम हुनुपर्छ। पोलिमर झिल्लीमा प्रोटोन यातायातले पावर उतारचढावहरूमा द्रुत प्रतिक्रिया दिने भएकोले, PEM कोषहरू विभिन्न पावर आपूर्ति मोडहरूमा सञ्चालन गर्न सक्छन्। यद्यपि PEM कोषलाई व्यावसायीकरण गरिएको छ, यसका केही बेफाइदाहरू छन्, मुख्यतया उच्च लगानी लागत र झिल्ली र बहुमूल्य धातुमा आधारित इलेक्ट्रोड दुवैको उच्च खर्च। थप रूपमा, PEM कोषहरूको सेवा जीवन क्षारीय कोषहरूको भन्दा छोटो छ। भविष्यमा, हाइड्रोजन उत्पादन गर्न PEM कोषको क्षमतामा धेरै सुधार गर्न आवश्यक छ।
पोस्ट समय: फेब्रुअरी-०२-२०२३