Hidrogen istehsalı üçün ion mübadiləsi membranının (AEM) hidroelektrolizinin inkişafı və iqtisadi təhlili

AEM müəyyən dərəcədə PEM və ənənəvi diafraqma əsaslı lye elektrolizinin hibrididir. AEM elektrolitik hüceyrə prinsipi Şəkil 3-də göstərilmişdir. Katodda su hidrogen və OH istehsal etmək üçün azaldılır -. OH -- diafraqma vasitəsilə anoda axır, burada oksigen istehsal etmək üçün yenidən birləşir.

Li və başqaları. [1-2] yüksək dördlüklü polistirol və polifenilen AEM yüksək performanslı su elektrolizatorunu tədqiq etmiş və nəticələr göstərmişdir ki, 1,8V gərginlikdə 85°C-də cərəyan sıxlığı 2,7A/sm2 olmuşdur. Hidrogen istehsalı üçün katalizator kimi NiFe və PtRu/C istifadə edərkən, cari sıxlıq əhəmiyyətli dərəcədə azalaraq 906mA/sm2-ə enmişdir. Chen və başqaları. [5] qələvi polimer plyonka elektrolizatorunda yüksək effektivliyə malik qeyri-nəcib metal elektrolitik katalizatorun tətbiqini tədqiq etmişdir. NiMo oksidləri elektrolitik hidrogen istehsal katalizatorlarını sintez etmək üçün müxtəlif temperaturlarda H2/NH3, NH3, H2 və N2 qazları ilə reduksiya edilmişdir. Nəticələr göstərir ki, H2/NH3 reduksiyasına malik NiMo-NH3/H2 katalizatoru 1,0A/sm2-ə qədər cərəyan sıxlığı və 1,57V və 80°C-də enerjiyə çevrilmə səmərəliliyi 75% olmaqla ən yaxşı performansa malikdir. Evonik Industries, mövcud qaz ayırıcı membran texnologiyasına əsaslanaraq, AEM elektrolitik hüceyrələrində istifadə üçün patentləşdirilmiş polimer material hazırlayıb və hazırda pilot xətt üzrə membran istehsalını genişləndirir. Növbəti addım istehsalın həcmini artırarkən sistemin etibarlılığını yoxlamaq və batareyanın texniki xüsusiyyətlərini təkmilləşdirməkdir.

Hazırda AEM elektrolitik elementlərinin qarşısında duran əsas problemlər AEM-in yüksək keçiriciliyi və qələvi müqavimətinin olmamasıdır və qiymətli metal elektrokatalizator elektrolitik cihazların istehsalının maya dəyərini artırır. Eyni zamanda, hüceyrə filminə daxil olan CO2 film müqavimətini və elektrod müqavimətini azaldacaq, beləliklə elektrolitik performansı azaldır. AEM elektrolizatorunun gələcək inkişaf istiqaməti aşağıdakı kimidir: 1. Yüksək keçiriciliyə, ion seçiciliyinə və uzunmüddətli qələvi sabitliyə malik AEM-i inkişaf etdirin. 2. Qiymətli metal katalizatorunun yüksək qiyməti problemini aradan qaldırın, qiymətli metal və yüksək performanslı katalizatoru inkişaf etdirin. 3. Hazırda AEM elektrolizatorunun hədəf dəyəri $20/m2 təşkil edir ki, bu da AEM elektrolizatorunun ümumi dəyərini azaltmaq üçün ucuz xammal və azaldılmış sintez mərhələləri hesabına azaldılmalıdır. 4. Elektrolitik hüceyrədə CO2 miqdarını azaldın və elektrolitik performansı yaxşılaşdırın.

[1] Liu L,Kohl P A. Müxtəlif bağlanmış kationlarla çoxbloklu sopolimerləri keçirən anion[J].Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2018, 56(13): 1395 -- 1403.

[2] Li D, Park E J, Zhu W, et al. Yüksək performanslı anion mübadiləsi membran su elektrolizatorları üçün yüksək dördlüklü polistirol ionomerləri[J]. Təbiət Enerjisi, 2020, 5: 378 -- 385.