1966 yılında General Electric Şirketi, polimer membranı elektrolit olarak kullanarak proton iletim konseptine dayalı su elektrolitik hücresini geliştirdi. PEM hücreleri 1978 yılında General Electric tarafından ticarileştirildi. Şirket şu anda daha az PEM hücresi üretiyor, bunun başlıca nedeni sınırlı hidrojen üretimi, kısa ömrü ve yüksek yatırım maliyetidir. Bir PEM hücresi iki kutuplu bir yapıya sahiptir ve hücreler arasındaki elektrik bağlantıları, üretilen gazların boşaltılmasında önemli rol oynayan iki kutuplu plakalar aracılığıyla yapılır. Anot, katot ve membran grubu, membran elektrot tertibatını (MEA) oluşturur. Elektrot genellikle platin veya iridyum gibi değerli metallerden oluşur. Anotta su, oksijen, elektronlar ve protonlar üretmek için oksitlenir. Katotta, anot tarafından üretilen oksijen, elektronlar ve protonlar membrandan katoda dolaşır ve burada hidrojen gazı üretmek için indirgenirler. PEM elektrolizörünün prensibi şekilde gösterilmiştir.
PEM elektrolitik hücreleri genellikle küçük ölçekli hidrojen üretimi için kullanılır, maksimum hidrojen üretimi yaklaşık 30Nm3/h ve güç tüketimi 174kW'dır. Alkali hücre ile karşılaştırıldığında, PEM hücresinin gerçek hidrojen üretim hızı neredeyse tüm sınır aralığını kapsar. PEM hücresi, alkali hücreden daha yüksek bir akım yoğunluğunda, hatta 1,6A/cm2'ye kadar çalışabilir ve elektrolitik verimliliği %48-%65'tir. Polimer film yüksek sıcaklığa dayanıklı olmadığından, elektrolitik hücrenin sıcaklığı genellikle 80°C'nin altındadır. Hoeller elektrolizörü, küçük PEM elektrolizörleri için optimize edilmiş bir hücre yüzey teknolojisi geliştirmiştir. Hücreler gereksinimlere göre tasarlanabilir, değerli metallerin miktarı azaltılır ve çalışma basıncı artırılır. PEM elektrolizörünün temel avantajı, hidrojen üretiminin verilen enerjiyle neredeyse senkronize olarak değişmesidir, bu da hidrojen talebindeki değişime uygundur. Hoeller hücreleri, saniyeler içinde %0-100 yük oranı değişikliklerine yanıt verir. Hoeller'in patentli teknolojisi şu anda doğrulama testlerinden geçiyor ve test tesisi 2020 yılı sonuna kadar inşa edilecek.
PEM hücreleri tarafından üretilen hidrojenin saflığı, alkali hücrelerden daha yüksek olan %99,99'a kadar çıkabilir. Ayrıca, polimer membranın son derece düşük gaz geçirgenliği, yanıcı karışımlar oluşturma riskini azaltır ve elektrolizörün son derece düşük akım yoğunluklarında çalışmasına olanak tanır. Elektrolizöre verilen suyun iletkenliği 1S/cm'den az olmalıdır. Polimer membran boyunca proton taşınması güç dalgalanmalarına hızlı bir şekilde yanıt verdiği için, PEM hücreleri farklı güç kaynağı modlarında çalışabilir. PEM hücresi ticarileştirilmiş olsa da, bazı dezavantajları vardır, özellikle yüksek yatırım maliyeti ve hem membran hem de değerli metal bazlı elektrotların yüksek maliyeti. Ayrıca, PEM hücrelerinin hizmet ömrü alkali hücrelerden daha kısadır. Gelecekte, PEM hücresinin hidrojen üretme kapasitesinin büyük ölçüde iyileştirilmesi gerekiyor.
Gönderi zamanı: Şub-02-2023