हायड्रोजन उत्पादनासाठी आयन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (AEM) हायड्रोइलेक्ट्रोलिसिसची प्रगती आणि आर्थिक विश्लेषण

AEM काही प्रमाणात PEM आणि पारंपारिक डायाफ्राम आधारित लाइ इलेक्ट्रोलिसिसचा संकर आहे. AEM इलेक्ट्रोलाइटिक सेलचे तत्त्व आकृती 3 मध्ये दर्शविले आहे. कॅथोडवर, हायड्रोजन आणि OH - तयार करण्यासाठी पाणी कमी केले जाते. ओएच - डायफ्राममधून एनोडकडे वाहते, जिथे ते ऑक्सिजन तयार करण्यासाठी पुन्हा एकत्र होते.

ली आणि इतर. [१-२] उच्च चतुर्थांश पॉलिस्टीरिन आणि पॉलीफेनिलीन AEM उच्च-कार्यक्षमता वॉटर इलेक्ट्रोलायझरचा अभ्यास केला, आणि परिणामांवरून दिसून आले की वर्तमान घनता 1.8V च्या व्होल्टेजवर 85°C वर 2.7A/cm2 होती. हायड्रोजन उत्पादनासाठी उत्प्रेरक म्हणून NiFe आणि PtRu/C वापरताना, वर्तमान घनता 906mA/cm2 पर्यंत लक्षणीय घटली. चेन आणि इतर. [५] क्षारीय पॉलिमर फिल्म इलेक्ट्रोलायझरमध्ये उच्च-कार्यक्षमता नॉन-नोबल मेटल इलेक्ट्रोलाइटिक उत्प्रेरक वापरण्याचा अभ्यास केला. इलेक्ट्रोलाइटिक हायड्रोजन उत्पादन उत्प्रेरकांचे संश्लेषण करण्यासाठी वेगवेगळ्या तापमानात निमो ऑक्साइड H2/NH3, NH3, H2 आणि N2 वायूंनी कमी केले. परिणाम दर्शविते की H2/NH3 कपात असलेल्या NiMo-NH3/H2 उत्प्रेरकाची 1.0A/cm2 पर्यंत वर्तमान घनता आणि 1.57V आणि 80°C वर 75% ची ऊर्जा रूपांतरण कार्यक्षमता सर्वोत्तम कामगिरी आहे. इव्होनिक इंडस्ट्रीज, त्याच्या विद्यमान गॅस सेपरेशन मेम्ब्रेन तंत्रज्ञानावर आधारित, AEM इलेक्ट्रोलाइटिक पेशींमध्ये वापरण्यासाठी पेटंट पॉलिमर सामग्री विकसित केली आहे आणि सध्या प्रायोगिक मार्गावर पडदा उत्पादनाचा विस्तार करत आहे. पुढील पायरी म्हणजे सिस्टमची विश्वासार्हता सत्यापित करणे आणि उत्पादन वाढवताना बॅटरीची वैशिष्ट्ये सुधारणे.

सध्या, AEM इलेक्ट्रोलाइटिक पेशींसमोरील मुख्य आव्हाने म्हणजे AEM ची उच्च चालकता आणि अल्कधर्मी प्रतिकार नसणे आणि मौल्यवान धातू इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट इलेक्ट्रोलाइटिक उपकरणांच्या निर्मितीची किंमत वाढवते. त्याच वेळी, सीओ 2 सेल फिल्ममध्ये प्रवेश केल्याने फिल्म प्रतिरोध आणि इलेक्ट्रोड प्रतिरोध कमी होईल, त्यामुळे इलेक्ट्रोलाइटिक कार्यप्रदर्शन कमी होईल. AEM इलेक्ट्रोलायझरची भविष्यातील विकासाची दिशा खालीलप्रमाणे आहे: 1. उच्च चालकता, आयन निवडकता आणि दीर्घकालीन अल्कधर्मी स्थिरता असलेले AEM विकसित करा. 2. मौल्यवान धातू उत्प्रेरकाच्या उच्च किमतीच्या समस्येवर मात करा, मौल्यवान धातू आणि उच्च कार्यक्षमतेशिवाय उत्प्रेरक विकसित करा. 3. सध्या, AEM इलेक्ट्रोलायझरची लक्ष्य किंमत $20/m2 आहे, जी स्वस्त कच्चा माल आणि कमी संश्लेषण पायऱ्यांद्वारे कमी करणे आवश्यक आहे, जेणेकरून AEM इलेक्ट्रोलायझरची एकूण किंमत कमी करता येईल. 4. इलेक्ट्रोलाइटिक सेलमधील CO2 सामग्री कमी करा आणि इलेक्ट्रोलाइटिक कार्यप्रदर्शन सुधारा.

[१] लिऊ एल, कोहल पी ए. विविध टिथर्ड कॅशन्ससह मल्टीब्लॉक कॉपॉलिमर आयोजित करणारे एनियन[जे]. पॉलिमर सायन्स जर्नल भाग A: पॉलिमर रसायनशास्त्र, 2018, 56(13): 1395 -- 1403.

[२] ली डी, पार्क ई जे, झू डब्ल्यू, इ. उच्च कार्यक्षमता आयन एक्सचेंज मेम्ब्रेन वॉटर इलेक्ट्रोलायझर्ससाठी उच्च क्वाटरनाइज्ड पॉलिस्टीरिन आयनोमर्स[J]. निसर्ग ऊर्जा, 2020, 5: 378 -- 385.