প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন (PEM) ইলেক্ট্রোলাইটিক ওয়াটার হাইড্রোজেন উৎপাদন প্রযুক্তি অগ্রগতি এবং অর্থনৈতিক বিশ্লেষণ

1966 সালে, জেনারেল ইলেকট্রিক কোম্পানী ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে পলিমার মেমব্রেন ব্যবহার করে প্রোটন পরিবাহী ধারণার উপর ভিত্তি করে জল ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষ তৈরি করে।PEM সেল 1978 সালে জেনারেল ইলেকট্রিক দ্বারা বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়েছিল।বর্তমানে, কোম্পানিটি কম PEM সেল তৈরি করে, প্রধানত এর সীমিত হাইড্রোজেন উৎপাদন, স্বল্প জীবন এবং উচ্চ বিনিয়োগ খরচের কারণে।একটি PEM কোষের একটি বাইপোলার গঠন রয়েছে এবং কোষগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক সংযোগগুলি বাইপোলার প্লেটের মাধ্যমে তৈরি করা হয়, যা উত্পন্ন গ্যাসগুলি নিষ্কাশনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।অ্যানোড, ক্যাথোড এবং মেমব্রেন গ্রুপ মেমব্রেন ইলেক্ট্রোড অ্যাসেম্বলি (MEA) গঠন করে। ইলেক্ট্রোড সাধারণত প্ল্যাটিনাম বা ইরিডিয়ামের মতো মূল্যবান ধাতু দিয়ে গঠিত।অ্যানোডে, জল অক্সিজেন, ইলেকট্রন এবং প্রোটন উত্পাদন করতে জারিত হয়।ক্যাথোডে, অ্যানোড দ্বারা উত্পাদিত অক্সিজেন, ইলেকট্রন এবং প্রোটন ঝিল্লির মাধ্যমে ক্যাথোডে সঞ্চালিত হয়, যেখানে তারা হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করতে হ্রাস পায়।PEM ইলেক্ট্রোলাইজারের নীতিটি চিত্রে দেখানো হয়েছে।

PEM ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষগুলি সাধারণত ছোট আকারের হাইড্রোজেন উত্পাদনের জন্য ব্যবহৃত হয়, যার সর্বাধিক হাইড্রোজেন উত্পাদন প্রায় 30Nm3/h এবং 174kW শক্তি খরচ হয়।ক্ষারীয় কোষের সাথে তুলনা করে, PEM কোষের প্রকৃত হাইড্রোজেন উৎপাদনের হার প্রায় পুরো সীমা পরিসীমাকে কভার করে।PEM কোষ ক্ষারীয় কোষের তুলনায় উচ্চতর বর্তমান ঘনত্বে কাজ করতে পারে, এমনকি 1.6A/cm2 পর্যন্ত, এবং ইলেক্ট্রোলাইটিক দক্ষতা 48%-65%।যেহেতু পলিমার ফিল্ম উচ্চ তাপমাত্রার প্রতিরোধী নয়, ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষের তাপমাত্রা প্রায়শই 80 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে থাকে।Hoeller ইলেক্ট্রোলাইজার ছোট PEM ইলেক্ট্রোলাইজারের জন্য একটি অপ্টিমাইজড সেল পৃষ্ঠ প্রযুক্তি তৈরি করেছে। কোষগুলি প্রয়োজনীয়তা অনুসারে ডিজাইন করা যেতে পারে, মূল্যবান ধাতুর পরিমাণ হ্রাস করে এবং অপারেটিং চাপ বৃদ্ধি করে।PEM ইলেক্ট্রোলাইজারের প্রধান সুবিধা হল যে হাইড্রোজেন উত্পাদন প্রায় সমলয়ভাবে সরবরাহ করা শক্তির সাথে পরিবর্তিত হয়, যা হাইড্রোজেনের চাহিদা পরিবর্তনের জন্য উপযুক্ত।Hoeller কোষ সেকেন্ডের মধ্যে 0-100% লোড রেটিং পরিবর্তন সাড়া.Hoeller এর পেটেন্ট প্রযুক্তির বৈধতা পরীক্ষা চলছে, এবং পরীক্ষার সুবিধা 2020 এর শেষের মধ্যে নির্মিত হবে।

PEM কোষ দ্বারা উত্পাদিত হাইড্রোজেনের বিশুদ্ধতা 99.99% পর্যন্ত হতে পারে, যা ক্ষারীয় কোষের চেয়ে বেশি।উপরন্তু, পলিমার ঝিল্লির অত্যন্ত কম গ্যাসের ব্যাপ্তিযোগ্যতা দাহ্য মিশ্রণ তৈরির ঝুঁকি হ্রাস করে, যা ইলেক্ট্রোলাইজারকে অত্যন্ত কম বর্তমান ঘনত্বে কাজ করতে দেয়।ইলেক্ট্রোলাইজারে সরবরাহ করা জলের পরিবাহিতা অবশ্যই 1 এস/সেমি থেকে কম হতে হবে।যেহেতু পলিমার ঝিল্লি জুড়ে প্রোটন পরিবহন বিদ্যুৎ ওঠানামায় দ্রুত সাড়া দেয়, তাই PEM কোষ বিভিন্ন পাওয়ার সাপ্লাই মোডে কাজ করতে পারে।যদিও PEM সেল বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়েছে, তবে এর কিছু অসুবিধা রয়েছে, প্রধানত উচ্চ বিনিয়োগ খরচ এবং উভয় ঝিল্লি এবং মূল্যবান ধাতু ভিত্তিক ইলেক্ট্রোডের উচ্চ ব্যয়।উপরন্তু, PEM কোষের সেবা জীবন ক্ষারীয় কোষের তুলনায় কম।ভবিষ্যতে, হাইড্রোজেন উত্পাদন করার জন্য PEM কোষের ক্ষমতা ব্যাপকভাবে উন্নত করা দরকার।