हाइड्रोजन उत्पादन के लिए आयन एक्सचेंज झिल्ली (एईएम) हाइड्रोइलेक्ट्रोलिसिस की प्रगति और आर्थिक विश्लेषण

एईएम कुछ हद तक पीईएम और पारंपरिक डायाफ्राम आधारित लाइ इलेक्ट्रोलिसिस का एक संकर है। एईएम इलेक्ट्रोलाइटिक सेल का सिद्धांत चित्र 3 में दिखाया गया है। कैथोड पर, हाइड्रोजन और ओएच - का उत्पादन करने के लिए पानी कम हो जाता है। OH - डायफ्राम से एनोड की ओर बहता है, जहां यह ऑक्सीजन उत्पन्न करने के लिए पुनः संयोजित होता है।

ली एट अल। [1-2] अत्यधिक चतुष्कोणीय पॉलीस्टाइनिन और पॉलीफेनिलीन एईएम उच्च-प्रदर्शन वाले पानी के इलेक्ट्रोलाइज़र का अध्ययन किया, और परिणामों से पता चला कि 1.8V के वोल्टेज पर 85 डिग्री सेल्सियस पर वर्तमान घनत्व 2.7ए/सेमी2 था। हाइड्रोजन उत्पादन के लिए उत्प्रेरक के रूप में NiFe और PtRu/C का उपयोग करते समय, वर्तमान घनत्व 906mA/cm2 तक काफी कम हो गया। चेन एट अल। [5] क्षारीय बहुलक फिल्म इलेक्ट्रोलाइज़र में उच्च दक्षता वाले गैर-महान धातु इलेक्ट्रोलाइटिक उत्प्रेरक के अनुप्रयोग का अध्ययन किया। इलेक्ट्रोलाइटिक हाइड्रोजन उत्पादन उत्प्रेरकों को संश्लेषित करने के लिए विभिन्न तापमानों पर NiMo ऑक्साइड को H2/NH3, NH3, H2 और N2 गैसों द्वारा अपचयित किया गया। परिणाम बताते हैं कि H2/NH3 कटौती के साथ NiMo-NH3/H2 उत्प्रेरक का प्रदर्शन 1.0A/cm2 तक वर्तमान घनत्व और 1.57V और 80°C पर 75% की ऊर्जा रूपांतरण दक्षता के साथ सबसे अच्छा प्रदर्शन है। इवोनिक इंडस्ट्रीज, अपनी मौजूदा गैस पृथक्करण झिल्ली प्रौद्योगिकी के आधार पर, एईएम इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं में उपयोग के लिए एक पेटेंट बहुलक सामग्री विकसित की है और वर्तमान में एक पायलट लाइन पर झिल्ली उत्पादन का विस्तार कर रही है। अगला कदम उत्पादन को बढ़ाते हुए सिस्टम की विश्वसनीयता को सत्यापित करना और बैटरी विनिर्देशों में सुधार करना है।

वर्तमान में, एईएम इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं के सामने मुख्य चुनौतियां एईएम की उच्च चालकता और क्षारीय प्रतिरोध की कमी हैं, और कीमती धातु इलेक्ट्रोकैटलिस्ट इलेक्ट्रोलाइटिक उपकरणों के निर्माण की लागत को बढ़ाता है। उसी समय, सेल फिल्म में प्रवेश करने वाली CO2 फिल्म प्रतिरोध और इलेक्ट्रोड प्रतिरोध को कम कर देगी, जिससे इलेक्ट्रोलाइटिक प्रदर्शन कम हो जाएगा। AEM इलेक्ट्रोलाइज़र की भविष्य की विकास दिशा इस प्रकार है: 1. AEM को उच्च चालकता, आयन चयनात्मकता और दीर्घकालिक क्षारीय स्थिरता के साथ विकसित करें। 2. कीमती धातु उत्प्रेरक की उच्च लागत की समस्या पर काबू पाएं, कीमती धातु और उच्च प्रदर्शन के बिना उत्प्रेरक विकसित करें। 3. वर्तमान में, AEM इलेक्ट्रोलाइज़र की लक्षित लागत $20 /m2 है, जिसे सस्ते कच्चे माल और कम संश्लेषण चरणों के माध्यम से कम करने की आवश्यकता है, ताकि AEM इलेक्ट्रोलाइज़र की समग्र लागत को कम किया जा सके। 4. इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में CO2 सामग्री को कम करें और इलेक्ट्रोलाइटिक प्रदर्शन में सुधार करें।

[1] लियू एल, कोहल पीए। अनियन विभिन्न टेथर्ड केशन के साथ मल्टीब्लॉक कॉपोलिमर का संचालन करते हैं [जे]। पॉलिमर साइंस पार्ट ए के जर्नल: पॉलिमर केमिस्ट्री, 2018, 56 (13): 13 9 5 - 1403।

[2] ली डी, पार्क ई जे, झू डब्ल्यू, एट अल। उच्च निष्पादन अनियन एक्सचेंज मेम्ब्रेन वाटर इलेक्ट्रोलाइजर्स [जे] के लिए अत्यधिक चतुष्कोणीय पॉलीस्टायरीन आयनोमर्स। नेचर एनर्जी, 2020, 5: 378 -- 385।