АЕМ је донекле хибрид ПЕМ-а и традиционалне електролизе лужином засноване на дијафрагми. Принцип АЕМ електролитичке ћелије приказан је на слици 3. На катоди се вода редукује да би се произвео водоник, а OH⁻. OH⁻ протиче кроз дијафрагму до аноде, где се рекомбинује да би се произвео кисеоник.
Ли и др. [1-2] проучавали су висококватернизовани АЕМ електролизер воде са високо ефикасним учинком, направљен од полистирена и полифенилена, а резултати су показали да је густина струје била 2,7 А/цм2 на 85°C при напону од 1,8V. Приликом коришћења NiFe и PtRu/C као катализатора за производњу водоника, густина струје се значајно смањила на 906mA/цм2. Чен и др. [5] проучавали су примену високо ефикасног електролитичког катализатора од неплеменитих метала у електролизеру са алкалним полимерним филмом. NiMo оксиди су редуковани помоћу гасова H2/NH3, NH3, H2 и N2 на различитим температурама како би се синтетизовали катализатори за електролитичку производњу водоника. Резултати показују да NiMo-NH3/H2 катализатор са H2/NH3 редукцијом има најбоље перформансе, са густином струје до 1,0 А/цм2 и ефикасношћу конверзије енергије од 75% на 1,57V и 80°C. Компанија Евоник Индустрис, на основу своје постојеће технологије мембрана за раздвајање гасова, развила је патентирани полимерни материјал за употребу у АЕМ електролитичким ћелијама и тренутно проширује производњу мембрана на пилот линији. Следећи корак је провера поузданости система и побољшање спецификација батерија, уз истовремено повећање производње.
Тренутно, главни изазови са којима се суочавају АЕМ електролитичке ћелије су недостатак високе проводљивости и алкалне отпорности АЕМ-а, а електрокатализатор од племенитих метала повећава трошкове производње електролитичких уређаја. Истовремено, CO2 који улази у филм ћелије смањиће отпор филма и отпор електроде, чиме се смањују електролитичке перформансе. Будући правац развоја АЕМ електролизера је следећи: 1. Развој АЕМ-а са високом проводљивошћу, јонском селективношћу и дугорочном алкалном стабилношћу. 2. Превазилажење проблема високе цене катализатора од племенитих метала, развој катализатора без племенитих метала и високих перформанси. 3. Тренутно, циљна цена АЕМ електролизера је 20 долара/м2, што је потребно смањити јефтиним сировинама и смањењем корака синтезе, како би се смањили укупни трошкови АЕМ електролизера. 4. Смањење садржаја CO2 у електролитичкој ћелији и побољшање електролитичких перформанси.
[1] Лиу Л, Кол П А. Анјонски проводљиви вишеблоковски кополимери са различитим везаним катјонима [J]. Часопис за полимерну науку, део А: Полимерна хемија, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Ли Д, Парк ЕЈ, Жу В и др. Високо кватернизовани полистиренски јономери за високо ефикасне електролизере воде са анјоноизмењивачким мембранама [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Време објаве: 02. фебруар 2023.