1966-yilda General Electric kompaniyasi elektrolit sifatida polimer membranasidan foydalangan holda proton o'tkazuvchanlik konsepsiyasiga asoslangan suv elektrolitik elementini ishlab chiqdi. PEM elementlari 1978-yilda General Electric tomonidan tijoratlashtirildi. Hozirgi vaqtda kompaniya kamroq PEM elementlarini ishlab chiqaradi, bu asosan vodorod ishlab chiqarishning cheklanganligi, qisqa umr ko'rishi va yuqori investitsiya xarajatlari tufayli. PEM elementi bipolyar tuzilishga ega va elementlar orasidagi elektr aloqalari bipolyar plitalar orqali amalga oshiriladi, bu esa hosil bo'lgan gazlarni chiqarishda muhim rol o'ynaydi. Anod, katod va membrana guruhi membrana elektrod yig'ilishini (MEA) tashkil qiladi. Elektrod odatda platina yoki iridiy kabi qimmatbaho metallardan iborat. Anodda suv kislorod, elektronlar va protonlar hosil qilish uchun oksidlanadi. Katodda anod tomonidan ishlab chiqarilgan kislorod, elektronlar va protonlar membrana orqali katodga aylanadi va u yerda ular vodorod gazini hosil qilish uchun kamayadi. PEM elektrolizatorining ishlash printsipi rasmda ko'rsatilgan.
PEM elektrolitik xujayralar odatda kichik miqyosli vodorod ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, maksimal vodorod ishlab chiqarish taxminan 30Nm3/soat va quvvat sarfi 174 kVt. Ishqoriy xujayralar bilan taqqoslaganda, PEM xujayrasining haqiqiy vodorod ishlab chiqarish tezligi deyarli barcha chegara diapazonini qoplaydi. PEM xujayrasi ishqoriy xujayraga qaraganda yuqori tok zichligida, hatto 1,6A/sm2 gacha ishlashi mumkin va elektrolitik samaradorlik 48%-65% ni tashkil qiladi. Polimer plyonkasi yuqori haroratga chidamli emasligi sababli, elektrolitik xujayraning harorati ko'pincha 80°C dan past bo'ladi. Hoeller elektrolizeri kichik PEM elektrolizerlari uchun optimallashtirilgan xujayra yuzasi texnologiyasini ishlab chiqdi. Hujayralar talablarga muvofiq loyihalashtirilishi mumkin, bu qimmatbaho metallar miqdorini kamaytiradi va ish bosimini oshiradi. PEM elektrolizerining asosiy afzalligi shundaki, vodorod ishlab chiqarish deyarli taqdim etilgan energiya bilan sinxron ravishda o'zgaradi, bu esa vodorodga bo'lgan talabning o'zgarishiga mos keladi. Hoeller xujayralari 0-100% yuklanish darajasining o'zgarishiga bir necha soniya ichida javob beradi. Hoellerning patentlangan texnologiyasi tasdiqlash sinovlaridan o'tmoqda va sinov zavodi 2020 yil oxiriga qadar qurib bitkaziladi.
PEM hujayralari tomonidan ishlab chiqarilgan vodorodning sofligi 99,99% gacha yetishi mumkin, bu ishqoriy hujayralarnikidan yuqori. Bundan tashqari, polimer membranasining juda past gaz o'tkazuvchanligi yonuvchan aralashmalar hosil bo'lish xavfini kamaytiradi, bu esa elektrolizatorning juda past tok zichligida ishlashiga imkon beradi. Elektrolizatorga beriladigan suvning o'tkazuvchanligi 1S/sm3 dan kam bo'lishi kerak. Polimer membranasi orqali proton tashish quvvat tebranishlariga tezda javob berganligi sababli, PEM hujayralari turli xil quvvat manbai rejimlarida ishlashi mumkin. PEM hujayrasi tijoratlashtirilgan bo'lsa-da, uning ba'zi kamchiliklari bor, asosan yuqori investitsiya qiymati va membrana va qimmatbaho metallarga asoslangan elektrodlarning yuqori narxi. Bundan tashqari, PEM hujayralarining xizmat muddati ishqoriy hujayralarnikidan qisqaroq. Kelajakda PEM hujayralarining vodorod ishlab chiqarish qobiliyatini sezilarli darajada yaxshilash kerak.
Joylashtirilgan vaqt: 2023-yil 2-fevral