புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு (PEM) மின்னாற்பகுப்பு நீர் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி தொழில்நுட்ப முன்னேற்றம் மற்றும் பொருளாதார பகுப்பாய்வு

1966 ஆம் ஆண்டில், ஜெனரல் எலக்ட்ரிக் நிறுவனம் பாலிமர் சவ்வை எலக்ட்ரோலைட்டாகப் பயன்படுத்தி புரோட்டான் கடத்தல் கருத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட நீர் மின்னாற்பகுப்பு கலத்தை உருவாக்கியது.1978 இல் ஜெனரல் எலக்ட்ரிக் நிறுவனத்தால் PEM செல்கள் வணிகமயமாக்கப்பட்டன.தற்போது, ​​நிறுவனம் குறைவான PEM செல்களை உற்பத்தி செய்கிறது, முக்கியமாக அதன் வரையறுக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி, குறுகிய ஆயுள் மற்றும் அதிக முதலீட்டு செலவு.ஒரு PEM செல் இருமுனை அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் உயிரணுக்களுக்கு இடையேயான மின் இணைப்புகள் இருமுனை தகடுகள் மூலம் உருவாக்கப்படுகின்றன, அவை உருவாக்கப்பட்ட வாயுக்களை வெளியேற்றுவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன.அனோட், கேத்தோடு மற்றும் சவ்வு குழு ஆகியவை சவ்வு மின்முனை சட்டசபையை (MEA) உருவாக்குகின்றன. மின்முனையானது பொதுவாக பிளாட்டினம் அல்லது இரிடியம் போன்ற விலைமதிப்பற்ற உலோகங்களால் ஆனது.அனோடில், ஆக்ஸிஜன், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் புரோட்டான்களை உருவாக்க நீர் ஆக்ஸிஜனேற்றப்படுகிறது.கேத்தோடில், அனோடால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஆக்ஸிஜன், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் புரோட்டான்கள் சவ்வு வழியாக கேத்தோடிற்குச் செல்கின்றன, அங்கு அவை ஹைட்ரஜன் வாயுவை உற்பத்தி செய்ய குறைக்கப்படுகின்றன.PEM எலக்ட்ரோலைசரின் கொள்கை படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது.

PEM எலக்ட்ரோலைடிக் செல்கள் பொதுவாக சிறிய அளவிலான ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அதிகபட்ச ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி சுமார் 30Nm3/h மற்றும் 174kW மின் நுகர்வு.அல்கலைன் கலத்துடன் ஒப்பிடும்போது, ​​PEM கலத்தின் உண்மையான ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி விகிதம் கிட்டத்தட்ட முழு வரம்பையும் உள்ளடக்கியது.1.6A/cm2 வரை கூட, கார கலத்தை விட அதிக மின்னோட்ட அடர்த்தியில் PEM செல் வேலை செய்ய முடியும், மேலும் மின்னாற்பகுப்பு திறன் 48%-65% ஆகும்.பாலிமர் படம் அதிக வெப்பநிலையை எதிர்க்காததால், மின்னாற்பகுப்பு கலத்தின் வெப்பநிலை பெரும்பாலும் 80 ° C க்கும் குறைவாக இருக்கும்.ஹோல்லர் எலக்ட்ரோலைசர் சிறிய PEM எலக்ட்ரோலைசர்களுக்கான உகந்த செல் மேற்பரப்பு தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்கியுள்ளது. விலைமதிப்பற்ற உலோகங்களின் அளவைக் குறைத்து, இயக்க அழுத்தத்தை அதிகரித்து, தேவைகளுக்கு ஏற்ப செல்களை வடிவமைக்க முடியும்.PEM எலக்ட்ரோலைசரின் முக்கிய நன்மை என்னவென்றால், ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியானது வழங்கப்பட்ட ஆற்றலுடன் கிட்டத்தட்ட ஒத்திசைவாக மாறுகிறது, இது ஹைட்ரஜன் தேவையின் மாற்றத்திற்கு ஏற்றது.ஹோல்லர் செல்கள் நொடிகளில் 0-100% சுமை மதிப்பீடு மாற்றங்களுக்கு பதிலளிக்கின்றன.ஹோல்லரின் காப்புரிமை பெற்ற தொழில்நுட்பம் சரிபார்ப்பு சோதனைகளுக்கு உட்பட்டுள்ளது, மேலும் சோதனை வசதி 2020 ஆம் ஆண்டின் இறுதிக்குள் கட்டப்படும்.

PEM செல்களால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஹைட்ரஜனின் தூய்மை 99.99% வரை அதிகமாக இருக்கும், இது அல்கலைன் செல்களை விட அதிகமாகும்.கூடுதலாக, பாலிமர் மென்படலத்தின் மிகக் குறைந்த வாயு ஊடுருவல் எரியக்கூடிய கலவைகளை உருவாக்கும் அபாயத்தைக் குறைக்கிறது, மின்னாற்பகுப்பு மிகக் குறைந்த மின்னோட்ட அடர்த்தியில் செயல்பட அனுமதிக்கிறது.எலக்ட்ரோலைசருக்கு வழங்கப்படும் நீரின் கடத்துத்திறன் 1S/cm க்கும் குறைவாக இருக்க வேண்டும்.பாலிமர் சவ்வு முழுவதும் புரோட்டான் போக்குவரத்து சக்தி ஏற்ற இறக்கங்களுக்கு விரைவாக பதிலளிப்பதால், PEM செல்கள் வெவ்வேறு மின் விநியோக முறைகளில் செயல்பட முடியும்.PEM செல் வணிகமயமாக்கப்பட்டாலும், அது சில குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, முக்கியமாக அதிக முதலீட்டு செலவு மற்றும் சவ்வு மற்றும் விலைமதிப்பற்ற உலோக அடிப்படையிலான மின்முனைகளின் அதிக செலவு.கூடுதலாக, PEM செல்களின் சேவை வாழ்க்கை அல்கலைன் செல்களை விட குறைவாக உள்ளது.எதிர்காலத்தில், ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்யும் PEM கலத்தின் திறன் பெரிதும் மேம்படுத்தப்பட வேண்டும்.