హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి కోసం అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ (AEM) హైడ్రోఎలెక్ట్రోలిసిస్ యొక్క పురోగతి మరియు ఆర్థిక విశ్లేషణ

AEM కొంతవరకు PEM మరియు సాంప్రదాయ డయాఫ్రాగమ్ ఆధారిత లై విద్యుద్విశ్లేషణ యొక్క హైబ్రిడ్. AEM విద్యుద్విశ్లేషణ కణం యొక్క సూత్రం మూర్తి 3లో చూపబడింది. కాథోడ్ వద్ద, హైడ్రోజన్ మరియు OH ఉత్పత్తి చేయడానికి నీరు తగ్గించబడుతుంది -. OH -- డయాఫ్రాగమ్ ద్వారా యానోడ్‌కు ప్రవహిస్తుంది, ఇక్కడ అది ఆక్సిజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి మళ్లీ కలిసిపోతుంది.

లి మరియు ఇతరులు. [1-2] అధిక క్వాటర్నైజ్డ్ పాలీస్టైరిన్ మరియు పాలీఫెనిలిన్ AEM హై-పెర్ఫార్మెన్స్ వాటర్ ఎలక్ట్రోలైజర్‌ను అధ్యయనం చేసింది మరియు 1.8V వోల్టేజ్ వద్ద 85 ° C వద్ద ప్రస్తుత సాంద్రత 2.7A/cm2 అని ఫలితాలు చూపించాయి. హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తికి ఉత్ప్రేరకాలుగా NiFe మరియు PtRu/Cని ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, ప్రస్తుత సాంద్రత 906mA/cm2కి గణనీయంగా తగ్గింది. చెన్ మరియు ఇతరులు. [5] ఆల్కలీన్ పాలిమర్ ఫిల్మ్ ఎలక్ట్రోలైజర్‌లో అధిక-సామర్థ్యం లేని నోబుల్ మెటల్ ఎలక్ట్రోలైటిక్ ఉత్ప్రేరకం యొక్క అప్లికేషన్‌ను అధ్యయనం చేసింది. విద్యుద్విశ్లేషణ హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి ఉత్ప్రేరకాలు సంశ్లేషణ చేయడానికి వివిధ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద NiMo ఆక్సైడ్లు H2/NH3, NH3, H2 మరియు N2 వాయువుల ద్వారా తగ్గించబడ్డాయి. H2/NH3 తగ్గింపుతో NiMo-NH3/H2 ఉత్ప్రేరకం ఉత్తమ పనితీరును కలిగి ఉందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి, ప్రస్తుత సాంద్రత 1.0A/cm2 వరకు మరియు 1.57V మరియు 80°C వద్ద 75% శక్తి మార్పిడి సామర్థ్యం. ఎవోనిక్ ఇండస్ట్రీస్, దాని ప్రస్తుత గ్యాస్ సెపరేషన్ మెమ్బ్రేన్ టెక్నాలజీ ఆధారంగా, AEM ఎలక్ట్రోలైటిక్ కణాలలో ఉపయోగం కోసం పేటెంట్ పొందిన పాలిమర్ మెటీరియల్‌ను అభివృద్ధి చేసింది మరియు ప్రస్తుతం పైలట్ లైన్‌లో మెమ్బ్రేన్ ఉత్పత్తిని విస్తరిస్తోంది. తదుపరి దశ ఏమిటంటే, సిస్టమ్ యొక్క విశ్వసనీయతను ధృవీకరించడం మరియు ఉత్పత్తిని స్కేలింగ్ చేస్తూ బ్యాటరీ స్పెసిఫికేషన్‌లను మెరుగుపరచడం.

ప్రస్తుతం, AEM విద్యుద్విశ్లేషణ కణాలు ఎదుర్కొంటున్న ప్రధాన సవాళ్లు AEM యొక్క అధిక వాహకత మరియు ఆల్కలీన్ నిరోధకత లేకపోవడం, మరియు విలువైన మెటల్ ఎలక్ట్రోక్యాటలిస్ట్ విద్యుద్విశ్లేషణ పరికరాల తయారీ ఖర్చును పెంచుతుంది. అదే సమయంలో, సెల్ ఫిల్మ్‌లోకి ప్రవేశించిన CO2 ఫిల్మ్ రెసిస్టెన్స్ మరియు ఎలక్ట్రోడ్ రెసిస్టెన్స్‌ను తగ్గిస్తుంది, తద్వారా విద్యుద్విశ్లేషణ పనితీరు తగ్గుతుంది. AEM ఎలక్ట్రోలైజర్ యొక్క భవిష్యత్తు అభివృద్ధి దిశ క్రింది విధంగా ఉంది: 1. అధిక వాహకత, అయాన్ ఎంపిక మరియు దీర్ఘ-కాల ఆల్కలీన్ స్థిరత్వంతో AEMని అభివృద్ధి చేయండి. 2. విలువైన మెటల్ ఉత్ప్రేరకం యొక్క అధిక ధర సమస్యను అధిగమించండి, విలువైన మెటల్ మరియు అధిక పనితీరు లేకుండా ఉత్ప్రేరకాన్ని అభివృద్ధి చేయండి. 3. ప్రస్తుతం, AEM ఎలక్ట్రోలైజర్ యొక్క లక్ష్య ధర $20 /m2, ఇది AEM ఎలక్ట్రోలైజర్ యొక్క మొత్తం వ్యయాన్ని తగ్గించడానికి చౌకైన ముడి పదార్థాలు మరియు తగ్గిన సంశ్లేషణ దశల ద్వారా తగ్గించబడాలి. 4. విద్యుద్విశ్లేషణ కణంలో CO2 కంటెంట్‌ను తగ్గించండి మరియు విద్యుద్విశ్లేషణ పనితీరును మెరుగుపరచండి.

[1] లియు ఎల్, కోల్ P A. వివిధ టెథర్డ్ కేషన్‌లతో మల్టీబ్లాక్ కోపాలిమర్‌లను నిర్వహించడం[J]. జర్నల్ ఆఫ్ పాలిమర్ సైన్స్ పార్ట్ A: పాలిమర్ కెమిస్ట్రీ, 2018, 56(13): 1395 -- 1403.

[2] Li D, Park E J, Zhu W, et al. అధిక పనితీరు కలిగిన అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ వాటర్ ఎలక్ట్రోలైజర్స్[J] కోసం అధిక క్వాటర్నైజ్డ్ పాలీస్టైరిన్ అయానోమర్‌లు. నేచర్ ఎనర్జీ, 2020, 5: 378 -- 385.