AEM nepi ka sababaraha tingkatan mangrupa hibrida tina PEM sareng éléktrolisis alkali dumasar diafragma tradisional. Prinsip sél éléktrolitik AEM dipidangkeun dina Gambar 3. Dina katoda, cai diréduksi pikeun ngahasilkeun hidrogén sareng OH-. OH- ngalir ngaliwatan diafragma ka anoda, dimana éta ngahiji deui pikeun ngahasilkeun oksigén.
Li et al. [1-2] nalungtik éléktrolisér cai kinerja tinggi polistirena kuaternisasi anu luhur sareng polifeniléna AEM, sareng hasilna nunjukkeun yén kapadetan arus nyaéta 2,7A/cm2 dina 85°C dina tegangan 1,8V. Nalika nganggo NiFe sareng PtRu/C salaku katalis pikeun produksi hidrogén, kapadetan arus turun sacara signifikan janten 906mA/cm2. Chen et al. [5] nalungtik aplikasi katalis éléktrolitik logam non-mulya efisiensi tinggi dina éléktrolisér pilem polimér basa. Oksida NiMo dikirangan ku gas H2/NH3, NH3, H2 sareng N2 dina suhu anu béda pikeun nyintésis katalis produksi hidrogén éléktrolitik. Hasilna nunjukkeun yén katalis NiMo-NH3/H2 kalayan réduksi H2/NH3 ngagaduhan kinerja anu pangsaéna, kalayan kapadetan arus dugi ka 1,0A/cm2 sareng efisiensi konvérsi énergi 75% dina 1,57V sareng 80°C. Evonik Industries, dumasar kana téknologi mémbran pamisahan gas anu tos aya, parantos ngembangkeun bahan polimér anu dipatenkeun pikeun dianggo dina sél éléktrolitik AEM sareng ayeuna nuju ngalegaan produksi mémbran dina jalur pilot. Léngkah salajengna nyaéta pikeun mastikeun reliabilitas sistem sareng ningkatkeun spésifikasi batré, bari ningkatkeun produksi.
Ayeuna, tantangan utama anu disanghareupan ku sél éléktrolitik AEM nyaéta kurangna konduktivitas sareng résistansi basa anu luhur tina AEM, sareng éléktrokatalis logam mulia ningkatkeun biaya manufaktur alat éléktrolitik. Dina waktos anu sami, CO2 anu lebet kana pilem sél bakal ngirangan résistansi pilem sareng résistansi éléktroda, sahingga ngirangan kinerja éléktrolitik. Arah pamekaran éléktrolisér AEM ka hareup nyaéta sapertos kieu: 1. Ngembangkeun AEM kalayan konduktivitas anu luhur, selektivitas ion sareng stabilitas basa jangka panjang. 2. Ngungkulan masalah biaya katalis logam mulia anu luhur, ngembangkeun katalis tanpa logam mulia sareng kinerja anu luhur. 3. Ayeuna, target biaya éléktrolisér AEM nyaéta $20 /m2, anu kedah dikirangan ngalangkungan bahan baku anu murah sareng léngkah sintésis anu dikirangan, supados ngirangan biaya sakabéh éléktrolisér AEM. 4. Ngurangan eusi CO2 dina sél éléktrolitik sareng ningkatkeun kinerja éléktrolitik.
[1] Liu L, Kohl P A. Kopolimer multiblok anu ngalaksanakeun anion kalayan kation anu béda-béda anu dihijikeun[J]. Jurnal Élmu Polimer Bagian A: Kimia Polimer, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, et al. Ionomer polistirena anu dikuaternisasi pisan pikeun éléktroliser cai mémbran pertukaran anion kinerja tinggi[J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Waktos posting: Feb-02-2023