हाइड्रोजन उत्पादनको लागि आयन एक्सचेन्ज झिल्ली (AEM) हाइड्रोइलेक्ट्रोलिसिसको प्रगति र आर्थिक विश्लेषण

AEM केही हदसम्म PEM र परम्परागत डायाफ्राम आधारित लाइ इलेक्ट्रोलाइसिसको हाइब्रिड हो। AEM इलेक्ट्रोलाइटिक सेलको सिद्धान्त चित्र 3 मा देखाइएको छ। क्याथोडमा, हाइड्रोजन र OH - उत्पादन गर्न पानी घटाइन्छ। OH - डायाफ्रामबाट एनोडमा बग्छ, जहाँ यसले अक्सिजन उत्पादन गर्न पुन: संयोजित हुन्छ।

लि एट अल। [१-२] ले उच्च क्वाटरनाइज्ड पोलिस्टीरिन र पोलिफेनिलिन AEM उच्च-प्रदर्शन पानी इलेक्ट्रोलाइजरको अध्ययन गर्‍यो, र नतिजाहरूले 1.8V को भोल्टेजमा 85°C मा वर्तमान घनत्व 2.7A/cm2 थियो। हाइड्रोजन उत्पादनको लागि उत्प्रेरकको रूपमा NiFe र PtRu/C प्रयोग गर्दा, वर्तमान घनत्व उल्लेखनीय रूपमा 906mA/cm2 मा घट्यो। चेन एट अल। [5] क्षारीय बहुलक फिल्म इलेक्ट्रोलाइजरमा उच्च दक्षता गैर-नोबल धातु इलेक्ट्रोलाइटिक उत्प्रेरकको प्रयोगको अध्ययन गरियो। निमो अक्साइडहरू H2/NH3, NH3, H2 र N2 ग्यासहरूद्वारा इलेक्ट्रोलाइटिक हाइड्रोजन उत्पादन उत्प्रेरकहरूलाई संश्लेषण गर्न विभिन्न तापमानहरूमा घटाइयो। परिणामहरूले H2/NH3 घटाउने NiMo-NH3/H2 उत्प्रेरकले 1.0A/cm2 सम्मको वर्तमान घनत्व र 1.57V र 80°C मा 75% को ऊर्जा रूपान्तरण दक्षताको साथ उत्कृष्ट प्रदर्शन गरेको देखाउँछ। Evonik Industries, यसको अवस्थित ग्यास विभाजन झिल्ली टेक्नोलोजीमा आधारित, AEM इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाहरूमा प्रयोगको लागि पेटेन्ट गरिएको पोलिमर सामग्री विकसित गरेको छ र हाल पाइलट लाइनमा झिल्ली उत्पादन विस्तार गर्दैछ। अर्को चरण भनेको प्रणालीको विश्वसनीयता प्रमाणित गर्नु र ब्याट्री विशिष्टताहरू सुधार गर्नु हो, उत्पादन मापन गर्दा।

वर्तमानमा, AEM इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाहरूको सामना गर्ने मुख्य चुनौतीहरू AEM को उच्च चालकता र क्षारीय प्रतिरोधको कमी हो, र बहुमूल्य धातु इलेक्ट्रोकाटालिस्टले इलेक्ट्रोलाइटिक उपकरणहरू निर्माणको लागत बढाउँछ। एकै समयमा, सेल फिलिममा प्रवेश गर्ने CO2 ले फिल्म प्रतिरोध र इलेक्ट्रोड प्रतिरोधलाई कम गर्नेछ, यसरी इलेक्ट्रोलाइटिक प्रदर्शन कम गर्दछ। AEM इलेक्ट्रोलाइजरको भविष्यको विकास दिशा निम्नानुसार छ: 1. उच्च चालकता, आयन चयनता र दीर्घकालीन क्षारीय स्थिरता संग AEM विकास गर्नुहोस्। 2. बहुमूल्य धातु उत्प्रेरकको उच्च लागतको समस्यालाई पार गर्नुहोस्, बहुमूल्य धातु र उच्च प्रदर्शन बिना उत्प्रेरक विकास गर्नुहोस्। 3. हाल, AEM इलेक्ट्रोलाइजरको लक्ष्य लागत $20/m2 छ, जसलाई सस्तो कच्चा माल र कम संश्लेषण चरणहरू मार्फत घटाउन आवश्यक छ, ताकि AEM इलेक्ट्रोलाइजरको समग्र लागत घटाउन सकिन्छ। 4. इलेक्ट्रोलाइटिक सेलमा CO2 सामग्री घटाउनुहोस् र इलेक्ट्रोलाइटिक प्रदर्शन सुधार गर्नुहोस्।

[१] Liu L,Kohl P A. विभिन्न टेथर्ड क्यासनहरू सहित मल्टिब्लक कोपोलिमरहरू सञ्चालन गर्दै।

[२] ली डी, पार्क ई जे, झु डब्ल्यू, एट अल। उच्च प्रदर्शन आयन एक्सचेंज झिल्ली पानी इलेक्ट्रोलाइजरहरूका लागि उच्च क्वाटरनाइज्ड पॉलीस्टीरिन आयनोमरहरू [J]। प्रकृति ऊर्जा, २०२०, ५:३७८ -- ३८५।