Mnamo 1966, Kampuni ya General Electric ilitengeneza seli za elektroliti za maji kulingana na dhana ya upitishaji wa protoni, kwa kutumia utando wa polima kama elektroliti. Seli za PEM ziliuzwa na General Electric mnamo 1978. Hivi sasa, kampuni hiyo inazalisha seli chache za PEM, hasa kwa sababu ya uzalishaji wake mdogo wa hidrojeni, maisha mafupi na gharama kubwa ya uwekezaji. Seli ya PEM ina muundo wa bipolar, na miunganisho ya umeme kati ya seli hufanywa kupitia sahani za bipolar, ambazo zina jukumu muhimu katika kutoa gesi zinazozalishwa. Kundi la anodi, kathodi, na utando huunda mkusanyiko wa elektrodi ya utando (MEA). Elektrodi kwa kawaida huundwa na metali za thamani kama vile platinamu au iridium. Kwenye anodi, maji huoksidishwa ili kutoa oksijeni, elektroni na protoni. Kwenye kathodi, oksijeni, elektroni na protoni zinazozalishwa na anodi huzunguka kupitia utando hadi kwenye kathodi, ambapo hupunguzwa ili kutoa gesi ya hidrojeni. Kanuni ya elektroliza ya PEM imeonyeshwa kwenye mchoro.
Seli za elektroliti za PEM kwa kawaida hutumika kwa uzalishaji mdogo wa hidrojeni, zenye uzalishaji wa juu zaidi wa hidrojeni wa takriban 30Nm3/h na matumizi ya nguvu ya 174kW. Ikilinganishwa na seli za alkali, kiwango halisi cha uzalishaji wa hidrojeni cha seli za PEM kinashughulikia karibu kiwango chote cha kikomo. Seli ya PEM inaweza kufanya kazi kwa msongamano wa juu wa mkondo kuliko seli ya alkali, hata hadi 1.6A/cm2, na ufanisi wa elektroliti ni 48%-65%. Kwa sababu filamu ya polima haistahimili joto la juu, halijoto ya seli ya elektroliti mara nyingi huwa chini ya 80°C. Elektroliti za Hoeller zimeunda teknolojia bora ya uso wa seli kwa elektroliti ndogo za PEM. Seli zinaweza kubuniwa kulingana na mahitaji, kupunguza kiasi cha metali za thamani na kuongeza shinikizo la uendeshaji. Faida kuu ya elektroliti za PEM ni kwamba uzalishaji wa hidrojeni hubadilika karibu sanjari na nishati inayotolewa, ambayo inafaa kwa mabadiliko ya mahitaji ya hidrojeni. Seli za Hoeller hujibu mabadiliko ya ukadiriaji wa mzigo wa 0-100% kwa sekunde. Teknolojia ya Hoeller yenye hati miliki inafanyiwa majaribio ya uthibitishaji, na kituo cha majaribio kitajengwa ifikapo mwisho wa 2020.
Usafi wa hidrojeni inayozalishwa na seli za PEM unaweza kuwa juu hadi 99.99%, ambayo ni kubwa kuliko ile ya seli za alkali. Kwa kuongezea, upenyezaji mdogo sana wa gesi kwenye utando wa polima hupunguza hatari ya kutengeneza michanganyiko inayoweza kuwaka, na kuruhusu elektroliza kufanya kazi kwa msongamano mdogo sana wa mkondo. Upitishaji wa maji unaotolewa kwa elektroliza lazima uwe chini ya 1S/cm. Kwa sababu usafirishaji wa protoni kwenye utando wa polima hujibu haraka kushuka kwa nguvu, seli za PEM zinaweza kufanya kazi katika hali tofauti za usambazaji wa umeme. Ingawa seli ya PEM imeuzwa, ina hasara kadhaa, haswa gharama kubwa ya uwekezaji na gharama kubwa ya elektrodi zinazotegemea utando na chuma cha thamani. Kwa kuongezea, maisha ya huduma ya seli za PEM ni mafupi kuliko ya seli za alkali. Katika siku zijazo, uwezo wa seli ya PEM kutoa hidrojeni unahitaji kuboreshwa sana.
Muda wa chapisho: Februari-02-2023