Noong 1966, bumuo ang General Electric Company ng water electrolytic cell batay sa konsepto ng proton conduction, gamit ang polymer membrane bilang electrolyte. Ang mga PEM cell ay ikinakalakal ng General Electric noong 1978. Sa kasalukuyan, ang kumpanya ay gumagawa ng mas kaunting mga PEM cell, pangunahin dahil sa limitadong produksyon ng hydrogen, maikling buhay, at mataas na gastos sa pamumuhunan. Ang isang PEM cell ay may bipolar na istraktura, at ang mga koneksyon sa kuryente sa pagitan ng mga cell ay ginagawa sa pamamagitan ng mga bipolar plate, na gumaganap ng mahalagang papel sa paglabas ng mga nabuo na gas. Ang anode, cathode, at membrane group ay bumubuo sa membrane electrode assembly (MEA). Ang electrode ay karaniwang binubuo ng mga mahahalagang metal tulad ng platinum o iridium. Sa anode, ang tubig ay na-oxidize upang makagawa ng oxygen, electron, at proton. Sa cathode, ang oxygen, electron, at proton na ginawa ng anode ay umiikot sa membrane patungo sa cathode, kung saan ang mga ito ay binabawasan upang makagawa ng hydrogen gas. Ang prinsipyo ng PEM electrolyzer ay ipinapakita sa pigura.
Ang mga PEM electrolytic cell ay karaniwang ginagamit para sa maliitang produksyon ng hydrogen, na may pinakamataas na produksyon ng hydrogen na humigit-kumulang 30Nm3/h at konsumo ng kuryente na 174kW. Kung ikukumpara sa alkaline cell, ang aktwal na rate ng produksyon ng hydrogen ng PEM cell ay halos sumasaklaw sa buong saklaw ng limitasyon. Ang PEM cell ay maaaring gumana sa mas mataas na current density kaysa sa alkaline cell, kahit hanggang 1.6A/cm2, at ang electrolytic efficiency ay 48%-65%. Dahil ang polymer film ay hindi lumalaban sa mataas na temperatura, ang temperatura ng electrolytic cell ay kadalasang mas mababa sa 80°C. Ang Hoeller electrolyzer ay bumuo ng isang na-optimize na teknolohiya sa ibabaw ng cell para sa maliliit na PEM electrolyzer. Ang mga cell ay maaaring idisenyo ayon sa mga kinakailangan, na binabawasan ang dami ng mahahalagang metal at pinapataas ang operating pressure. Ang pangunahing bentahe ng PEM electrolyzer ay ang produksyon ng hydrogen ay halos sabay-sabay na nagbabago sa enerhiyang ibinibigay, na angkop para sa pagbabago ng demand ng hydrogen. Ang mga Hoeller cell ay tumutugon sa mga pagbabago sa 0-100% load rating sa loob ng ilang segundo. Ang patentadong teknolohiya ni Hoeller ay sumasailalim sa mga pagsubok sa pagpapatunay, at ang pasilidad ng pagsubok ay itatayo sa pagtatapos ng 2020.
Ang kadalisayan ng hydrogen na nalilikha ng mga PEM cell ay maaaring umabot sa 99.99%, na mas mataas kaysa sa mga alkaline cell. Bukod pa rito, ang napakababang gas permeability ng polymer membrane ay nakakabawas sa panganib ng pagbuo ng mga flammable mixture, na nagpapahintulot sa electrolyzer na gumana sa napakababang current densities. Ang conductivity ng tubig na ibinibigay sa electrolyzer ay dapat na mas mababa sa 1S/cm. Dahil ang proton transport sa polymer membrane ay mabilis na tumutugon sa mga pagbabago-bago ng kuryente, ang mga PEM cell ay maaaring gumana sa iba't ibang mga mode ng power supply. Bagama't ang PEM cell ay naging komersyalisado na, mayroon itong ilang mga disbentaha, pangunahin na ang mataas na gastos sa pamumuhunan at ang mataas na gastos ng parehong membrane at precious metal based electrodes. Bukod pa rito, ang buhay ng serbisyo ng mga PEM cell ay mas maikli kaysa sa mga alkaline cell. Sa hinaharap, ang kapasidad ng PEM cell na gumawa ng hydrogen ay kailangang lubos na mapabuti.
Oras ng pag-post: Pebrero 02, 2023