الکترولایزر غشاء تبادل انیون

الکترولایزر غشاء تبادل آنیون. الکترولیز غشای تبادل آنیون ( AEM ) ، الکترولیز آب است که از یک غشای نیمه نفوذپذیر استفاده می کند که یون هیدروکسید ( OH - ) را انتقال می دهد و به آن غشای تبادل آنیون معروف است. مشابه یک غشای تبادل پروتون ( PEM ) ، این غشا محصولات را جدا می کند، عایق الکتریکی بین الکترودها فراهم می کند و یون ها را هدایت می کند. برخلاف PEM، AEM یون های هیدروکسید را هدایت می کند. مزیت اصلی الکترولیز آب AEM این است که نیازی به کاتالیزور فلزی گران قیمت نیست و می توان از کاتالیزور فلزی انتقالی ارزان به جای آن استفاده کرد. الکترولیز AEM شبیه الکترولیز آب قلیایی است، که از یک جداساز غیرانتخابی یون به جای یک غشای تبادل آنیون استفاده می کند.
از بین تمام روش های الکترولیز آب، الکترولیز غشای تبادل آنیون ( AEM ) می تواند مزایای الکترولیز آب قلیایی ( AWE ) و الکترولیز غشای تبادل پروتون ( PEM ) را ترکیب کند. الکترولیز غشای الکترولیتی پلیمری از فلزات گروه پلاتین ( PGMs ) از جمله پلاتین، ایریدیم، و روتنیم به عنوان کاتالیزور استفاده می کند که هزینه ی بالایی دارد. به عنوان مثال، ایریدیم نسبت به پلاتین کمتر در دسترس است؛ انتظار می رود که یک الکترولایزر PEM با ظرفیت ۱۰۰ مگاوات، حدود ۱۵۰ کیلوگرم ایریدیم نیاز داشته باشد که هزینه آن حدود ۷ میلیون دلار تخمین زده شده است. مانند الکترولیز آب قلیایی، الکترودهای در الکترولیز غشای تبادل آنیون ( AEM ) در یک محیط قلیایی عمل می کنند، که امکان استفاده از کاتالیزورهای غیر ارزشمند و ارزان مبتنی بر فلزاتی مانند نیکل، آهن، کبالت، منگنز، مس و غیره را فراهم می کند.
الکترولایزر AEM می تواند بر روی آب خالص یا محلول هایی با خاصیت قلیایی ضعیف ( 0. 1 - 1M KOH/NaOH ) عمل کند، بر خلاف محلول های قلیایی با غلظت بالا ( 5M KOH/NaOH ) در الکترولیز آب قلیایی. این امر باعث کاهش خطر نشتی می شود. استفاده از محلول قلیایی، به طور معمول KOH/NaOH، هدایت غشا را افزایش می دهد و مسیر هدایت یون های هیدروکسید را اضافه می کند، که باعث افزایش بهره وری از کاتالیزور می شود. چگونگی عملکرد الکترولایزر AEM بدون کاتالیزور PGM، در چگالی جریان 1 آمپر بر سانتیمتر مربع، به ترتیب برای تغذیه با آب خالص و محلول 1 مولار KOH به ولتاژ های 1. 8 و 1. 57 گزارش شده است. الکترولیت می تواند به هر دو سمت آند و کاتد یا فقط به سمت آند تغذیه شود.
در طراحی با فاصله صفر در الکترولیز آب قلیایی، الکترودها تنها توسط یک دیافراگم از هم جدا می شوند که گازها را از یکدیگر جدا می کند. دیافراگم فقط اجازه عبور آب و یون های هیدروکسید را می دهد، اما به طور کامل از عبور گاز جلوگیری نمی کند. گاز اکسیژن می تواند وارد نیم سلول هیدروژن شود و در سمت کاتد واکنش داشته باشد تا آب تشکیل دهد، که باعث کاهش کارایی سلول می شود. گذر گاز از سمت تولید هیدروژن به سمت تولید اکسیژن می تواند یک خطر ایمنی ایجاد کند، زیرا ممکن است مخلوط گازی قابل انفجار با بیش از 4 درصد حجمی هیدروژن ایجاد کند. گزارش شده است که الکترولایزر AEM در طی 5000 ساعت عملیات، مقدار عبور هیدروژن را کمتر از 0. 4 درصد حفظ کرده است.