Дар соли 1966, ширкати General Electric ҳуҷайраи электролитии обро дар асоси консепсияи гузаронандагии протон таҳия кард ва мембранаи полимерро ҳамчун электролит истифода бурд. Ҳуҷайраҳои PEM аз ҷониби General Electric соли 1978 ба тиҷорат табдил дода шуданд. Дар айни замон, ширкат ҳуҷайраҳои PEM-и камтар истеҳсол мекунад, асосан аз сабаби истеҳсоли маҳдуди гидроген, умри кӯтоҳ ва арзиши баланди сармоягузорӣ. Ҳуҷайраҳои PEM сохтори дуқутба доранд ва пайвастҳои электрикӣ байни ҳуҷайраҳо тавассути плитаҳои дуқутба анҷом дода мешаванд, ки дар холӣ кардани газҳои тавлидшуда нақши муҳим мебозанд. Гурӯҳи анод, катод ва мембрана маҷмӯаи электродҳои мембранаро (MEA) ташкил медиҳанд. Электрод одатан аз металлҳои қиматбаҳо, ба монанди платина ё иридий иборат аст. Дар анод, об оксид мешавад, то оксиген, электронҳо ва протонҳоро ба вуҷуд орад. Дар катод, оксиген, электронҳо ва протонҳое, ки аз ҷониби анод истеҳсол мешаванд, тавассути мембрана ба катод мегузаранд ва дар он ҷо онҳо барои истеҳсоли гази гидроген редуксия мешаванд. Принсипи кори электролизери PEM дар расм нишон дода шудааст.
Ҳуҷайраҳои электролитии PEM одатан барои истеҳсоли гидроген дар миқёси хурд истифода мешаванд, ки ҳадди аксар истеҳсоли гидроген тақрибан 30 Нм3/соат ва истеъмоли қувва 174 кВт мебошад. Дар муқоиса бо ҳуҷайраҳои ишқорӣ, суръати воқеии истеҳсоли гидроген дар ҳуҷайраҳои PEM қариб тамоми диапазони маҳдудро фаро мегирад. Ҳуҷайраҳои PEM метавонанд дар зичии ҷараёни баландтар аз ҳуҷайраҳои ишқорӣ, ҳатто то 1,6 А/см2, кор кунанд ва самаранокии электролитӣ 48%-65% аст. Азбаски плёнкаи полимерӣ ба ҳарорати баланд тобовар нест, ҳарорати ҳуҷайраҳои электролитӣ аксар вақт аз 80°C пасттар аст. Электролизери Ҳоеллер технологияи сатҳи ҳуҷайраро барои электролизерҳои хурди PEM таҳия кардааст. Ҳуҷайраҳо метавонанд мувофиқи талабот тарҳрезӣ шаванд, ки миқдори металлҳои қиматбаҳоро кам мекунад ва фишори кориро зиёд мекунад. Бартарии асосии электролизери PEM дар он аст, ки истеҳсоли гидроген қариб бо энергияи додашуда ҳамоҳанг тағйир меёбад, ки барои тағирёбии талабот ба гидроген мувофиқ аст. Ҳуҷайраҳои Ҳоеллер ба тағирёбии рейтинги боркунии 0-100% дар сонияҳо вокуниш нишон медиҳанд. Технологияи патентшудаи ширкати Hoeller аз санҷишҳои тасдиқкунӣ мегузарад ва иншооти озмоишӣ то охири соли 2020 сохта мешаванд.
Покии гидрогени истеҳсолшуда аз ҷониби ҳуҷайраҳои PEM метавонад то 99,99% бошад, ки нисбат ба ҳуҷайраҳои ишқорӣ баландтар аст. Илова бар ин, гузариши хеле пасти гази мембранаи полимер хатари ташаккули омехтаҳои оташгирандаро коҳиш медиҳад ва ба электролизер имкон медиҳад, ки дар зичии хеле пасти ҷараён кор кунад. Гузаронидани оби додашуда ба электролизер бояд камтар аз 1S/см3 бошад. Азбаски интиқоли протон тавассути мембранаи полимер ба ноустувории қувва зуд вокуниш нишон медиҳад, ҳуҷайраҳои PEM метавонанд дар режимҳои гуногуни таъминоти қувва кор кунанд. Гарчанде ки ҳуҷайраи PEM ба тиҷорат табдил ёфтааст, он баъзе камбудиҳо дорад, асосан арзиши баланди сармоягузорӣ ва арзиши баланди электродҳои дар асоси мембрана ва металлҳои қиматбаҳо. Илова бар ин, мӯҳлати хидмати ҳуҷайраҳои PEM нисбат ба ҳуҷайраҳои ишқорӣ кӯтоҳтар аст. Дар оянда, қобилияти ҳуҷайраи PEM барои истеҳсоли гидроген бояд хеле беҳтар карда шавад.
Вақти нашр: 02 феврали соли 2023