Ang AEM ay sa ilang antas ay isang hybrid ng PEM at tradisyonal na diaphragm based lye electrolysis. Ang prinsipyo ng AEM electrolytic cell ay ipinapakita sa Figure 3. Sa cathode, ang tubig ay binabawasan upang makagawa ng hydrogen at OH-. OH- ay dumadaloy sa diaphragm patungo sa anode, kung saan ito ay muling nagsasama-sama upang makagawa ng oxygen.
Pinag-aralan nina Li et al. [1-2] ang highly quaternized polystyrene at polyphenylene AEM high-performance water electrolyzer, at ipinakita ng mga resulta na ang current density ay 2.7A/cm2 sa 85°C sa boltaheng 1.8V. Nang gamitin ang NiFe at PtRu/C bilang mga catalyst para sa produksyon ng hydrogen, ang current density ay bumaba nang malaki sa 906mA/cm2. Pinag-aralan nina Chen et al. [5] ang aplikasyon ng high-efficiency non-noble metal electrolytic catalyst sa alkaline polymer film electrolyzer. Ang mga NiMo oxide ay binawasan ng mga H2/NH3, NH3, H2 at N2 gases sa iba't ibang temperatura upang i-synthesize ang mga electrolytic hydrogen production catalyst. Ipinapakita ng mga resulta na ang NiMo-NH3/H2 catalyst na may H2/NH3 reduction ay may pinakamahusay na performance, na may current density hanggang 1.0A/cm2 at energy conversion efficiency na 75% sa 1.57V at 80°C. Ang Evonik Industries, batay sa umiiral nitong teknolohiya ng gas separation membrane, ay nakabuo ng isang patentadong polymer material para gamitin sa mga AEM electrolytic cell at kasalukuyang pinapalawak ang produksyon ng membrane sa isang pilot line. Ang susunod na hakbang ay ang pag-verify ng pagiging maaasahan ng sistema at pagbutihin ang mga detalye ng baterya, habang pinalalaki ang produksyon.
Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing hamong kinakaharap ng mga AEM electrolytic cell ay ang kakulangan ng mataas na conductivity at alkaline resistance ng AEM, at ang precious metal electrocatalyst ay nagpapataas ng gastos sa paggawa ng mga electrolytic device. Kasabay nito, ang CO2 na pumapasok sa cell film ay magbabawas sa film resistance at electrode resistance, kaya binabawasan ang electrolytic performance. Ang direksyon ng pag-unlad sa hinaharap ng AEM electrolyzer ay ang mga sumusunod: 1. Bumuo ng AEM na may mataas na conductivity, ion selectivity at pangmatagalang alkaline stability. 2. Malampasan ang problema ng mataas na halaga ng precious metal catalyst, bumuo ng catalyst na walang precious metal at mataas na performance. 3. Sa kasalukuyan, ang target na gastos ng AEM electrolyzer ay $20 /m2, na kailangang bawasan sa pamamagitan ng murang hilaw na materyales at pinababang mga hakbang sa synthesis, upang mabawasan ang kabuuang gastos ng AEM electrolyzer. 4. Bawasan ang nilalaman ng CO2 sa electrolytic cell at pagbutihin ang electrolytic performance.
[1] Liu L, Kohl P A. Mga anion na nagsasagawa ng multiblock copolymer na may iba't ibang tethered cations[J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W, et al. Mga highly quaternized polystyrene ionomer para sa mga high performance anion exchange membrane water electrolysers[J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Oras ng pag-post: Pebrero 02, 2023