Kupita patsogolo kwa ukadaulo wa electrolytic wa madzi a proton exchange membrane (PEM) komanso kusanthula zachuma

Mu 1966, General Electric Company idapanga ma cell a electrolytic amadzi kutengera lingaliro la proton conduction, pogwiritsa ntchito polymer membrane ngati electrolyte. Ma cell a PEM adagulitsidwa ndi General Electric mu 1978. Pakadali pano, kampaniyo imapanga ma cell ochepa a PEM, makamaka chifukwa cha kupanga kochepa kwa haidrojeni, moyo waufupi komanso ndalama zambiri zogulira. Selo la PEM lili ndi kapangidwe ka bipolar, ndipo kulumikizana kwamagetsi pakati pa ma cell kumapangidwa kudzera m'ma plate a bipolar, omwe amagwira ntchito yofunika kwambiri potulutsa mpweya wopangidwa. Gulu la anode, cathode, ndi membrane limapanga gulu la membrane electrode assembly (MEA). Electrode nthawi zambiri imapangidwa ndi zitsulo zamtengo wapatali monga platinamu kapena iridium. Pa anode, madzi amasungunuka kuti apange mpweya, ma elekitironi ndi ma protoni. Pa cathode, mpweya, ma elekitironi ndi ma protoni opangidwa ndi anode amazungulira kudzera mu nembanemba kupita ku cathode, komwe amachepetsedwa kuti apange mpweya wa haidrojeni. Mfundo ya PEM electrolyzer ikuwonetsedwa pachithunzichi.

Maselo a PEM electrolytic nthawi zambiri amagwiritsidwa ntchito popanga haidrojeni yaying'ono, yokhala ndi haidrojeni yambiri ya 30Nm3/h ndi mphamvu yogwiritsira ntchito ya 174kW. Poyerekeza ndi maselo a alkaline, kuchuluka kwenikweni kwa haidrojeni yopangidwa ndi maselo a PEM kumaphimba malire onse. Selo la PEM limatha kugwira ntchito pamlingo wapamwamba kuposa selo la alkaline, ngakhale mpaka 1.6A/cm2, ndipo mphamvu ya electrolytic ndi 48%-65%. Chifukwa filimu ya polima siilimbana ndi kutentha kwakukulu, kutentha kwa selo la electrolytic nthawi zambiri kumakhala pansi pa 80°C. Hoeller electrolyzer yapanga ukadaulo wokonzedwa bwino wa pamwamba pa maselo a PEM electrolyzers ang'onoang'ono. Maselo amatha kupangidwa malinga ndi zofunikira, kuchepetsa kuchuluka kwa zitsulo zamtengo wapatali ndikuwonjezera kuthamanga kwa ntchito. Ubwino waukulu wa PEM electrolyzer ndikuti kupanga haidrojeni kumasintha pafupifupi nthawi imodzi ndi mphamvu yoperekedwa, yomwe ndi yoyenera kusintha kwa kufunika kwa haidrojeni. Maselo a Hoeller amayankha kusintha kwa 0-100% mumasekondi. Ukadaulo wa Hoeller wokhala ndi patent ukuyesedwa, ndipo malo oyesera adzamangidwa kumapeto kwa chaka cha 2020.

Kuyera kwa haidrojeni yopangidwa ndi maselo a PEM kumatha kufika pa 99.99%, zomwe ndi zapamwamba kuposa za maselo a alkaline. Kuphatikiza apo, mpweya wochepa kwambiri wa nembanemba ya polima umachepetsa chiopsezo chopanga zosakaniza zoyaka moto, zomwe zimapangitsa kuti electrolyzer igwire ntchito pamlingo wotsika kwambiri. Kuthamanga kwa madzi omwe amaperekedwa ku electrolyzer kuyenera kukhala kochepera 1S/cm. Chifukwa mayendedwe a pulotoni kudutsa nembanemba ya polima amayankha mwachangu kusinthasintha kwa mphamvu, maselo a PEM amatha kugwira ntchito m'njira zosiyanasiyana zamagetsi. Ngakhale kuti selo la PEM lagulitsidwa, lili ndi zovuta zina, makamaka mtengo wokwera wa ndalama komanso ndalama zambiri za ma electrode okhala ndi nembanemba ndi zitsulo zamtengo wapatali. Kuphatikiza apo, moyo wautumiki wa maselo a PEM ndi wocheperako kuposa wa maselo a alkaline. M'tsogolomu, mphamvu ya selo la PEM yopanga haidrojeni iyenera kukonzedwa bwino.