AEM ma'lum darajada PEM va an'anaviy diafragma asosidagi ishqor elektrolizining gibrididir. AEM elektrolitik elementining ishlash printsipi 3-rasmda ko'rsatilgan. Katodda suv vodorod hosil qilish uchun qaytariladi va OH-. OH diafragma orqali anodga oqib o'tadi va u yerda kislorod hosil qilish uchun rekombinatsiyalanadi.
Li va boshqalar [1-2] yuqori darajada kvaterizatsiyalangan polistirol va polifenilen AEM yuqori samarali suv elektrolizatorini o'rganishdi va natijalar shuni ko'rsatdiki, tok zichligi 85°C da 1,8V kuchlanishda 2,7A/sm2 ni tashkil etdi. NiFe va PtRu/C ni vodorod ishlab chiqarish uchun katalizator sifatida ishlatganda, tok zichligi sezilarli darajada 906mA/sm2 gacha pasaydi. Chen va boshqalar [5] ishqoriy polimer plyonkali elektrolizatorda yuqori samarali non-oli metal elektrolitik katalizatorini qo'llashni o'rganishdi. Elektrolitik vodorod ishlab chiqarish katalizatorlarini sintez qilish uchun NiMo oksidlari turli haroratlarda H2/NH3, NH3, H2 va N2 gazlari bilan qaytarildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, H2/NH3 qaytarilishiga ega NiMo-NH3/H2 katalizatori eng yaxshi ko'rsatkichga ega, tok zichligi 1,0A/sm2 gacha va 1,57V va 80°C da energiya konvertatsiya qilish samaradorligi 75% ni tashkil qiladi. Evonik Industries o'zining mavjud gaz ajratish membranasi texnologiyasiga asoslanib, AEM elektrolitik elementlarida foydalanish uchun patentlangan polimer materialini ishlab chiqdi va hozirda sinov liniyasida membrana ishlab chiqarishni kengaytirmoqda. Keyingi qadam tizimning ishonchliligini tekshirish va batareya xususiyatlarini yaxshilash, shu bilan birga ishlab chiqarishni kengaytirishdir.
Hozirgi vaqtda AEM elektrolitik hujayralari duch keladigan asosiy muammolar AEMning yuqori o'tkazuvchanligi va ishqoriy qarshiligining yo'qligi bo'lib, qimmatbaho metall elektrokatalizatori elektrolitik qurilmalarni ishlab chiqarish narxini oshiradi. Shu bilan birga, hujayra plyonkasiga kiradigan CO2 plyonka qarshiligini va elektrod qarshiligini pasaytiradi, shu bilan elektrolitik ko'rsatkichni pasaytiradi. AEM elektrolizatorining kelajakdagi rivojlanish yo'nalishi quyidagicha: 1. Yuqori o'tkazuvchanlik, ion selektivligi va uzoq muddatli ishqoriy barqarorlikka ega AEMni ishlab chiqish. 2. Qimmatbaho metall katalizatorining yuqori narxi muammosini yengib o'tish, qimmatbaho metallsiz va yuqori unumdorlikdagi katalizatorni ishlab chiqish. 3. Hozirgi vaqtda AEM elektrolizatorining maqsadli narxi 20 dollar/m2 ni tashkil etadi, bu esa AEM elektrolizatorining umumiy narxini pasaytirish uchun arzon xom ashyo va sintez bosqichlarini kamaytirish orqali kamaytirilishi kerak. 4. Elektrolitik hujayradagi CO2 miqdorini kamaytirish va elektrolitik ko'rsatkichlarni yaxshilash.
[1] Liu L, Kohl P A. Turli bog'langan kationlarga ega bo'lgan ko'p blokli kopolimerlarni o'tkazuvchi anionlar [J]. Polimer fanlari jurnali A qism: Polimer kimyosi, 2018, 56(13): 1395 — 1403.
[2] Li D, Park EJ, Zhu W va boshqalar. Yuqori samarali anion almashinuv membranali suv elektrolizatorlari uchun yuqori darajada kvaterizatsiyalangan polistirol ionomerlari [J]. Nature Energy, 2020, 5: 378 — 385.
Joylashtirilgan vaqt: 2023-yil 2-fevral