پروٹون ایکسچینج میمبرین (PEM) الیکٹرولائٹک واٹر ہائیڈروجن پروڈکشن ٹیکنالوجی کی پیشرفت اور معاشی تجزیہ

1966 میں، جنرل الیکٹرک کمپنی نے پولیمر میمبرین کو الیکٹرولائٹ کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، پروٹون کنڈکشن کے تصور پر مبنی واٹر الیکٹرولائٹک سیل تیار کیا۔1978 میں جنرل الیکٹرک کے ذریعہ پی ای ایم سیلوں کو تجارتی بنایا گیا۔فی الحال، کمپنی کم پی ای ایم خلیات پیدا کرتی ہے، اس کی بنیادی وجہ ہائیڈروجن کی محدود پیداوار، مختصر زندگی اور اعلی سرمایہ کاری کی لاگت ہے۔ایک PEM سیل میں دو قطبی ڈھانچہ ہوتا ہے، اور خلیات کے درمیان برقی روابط دو قطبی پلیٹوں کے ذریعے بنائے جاتے ہیں، جو پیدا ہونے والی گیسوں کو خارج کرنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔انوڈ، کیتھوڈ، اور میمبرین گروپ میمبرین الیکٹروڈ اسمبلی (MEA) تشکیل دیتے ہیں۔ الیکٹروڈ عام طور پر قیمتی دھاتوں جیسے پلاٹینم یا اریڈیم پر مشتمل ہوتا ہے۔انوڈ پر، آکسیجن، الیکٹران اور پروٹون پیدا کرنے کے لیے پانی کو آکسائڈائز کیا جاتا ہے۔کیتھوڈ پر، انوڈ کے ذریعہ تیار کردہ آکسیجن، الیکٹران اور پروٹون جھلی کے ذریعے کیتھوڈ میں گردش کرتے ہیں، جہاں وہ ہائیڈروجن گیس پیدا کرنے کے لیے کم ہو جاتے ہیں۔پی ای ایم الیکٹرولائزر کا اصول تصویر میں دکھایا گیا ہے۔

PEM الیکٹرولائٹک خلیات عام طور پر چھوٹے پیمانے پر ہائیڈروجن کی پیداوار کے لیے استعمال ہوتے ہیں، جس کی زیادہ سے زیادہ ہائیڈروجن پیداوار تقریباً 30Nm3/h اور بجلی کی کھپت 174kW ہے۔الکلائن سیل کے ساتھ مقابلے میں، PEM سیل کی اصل ہائیڈروجن پیداواری شرح تقریباً پوری حد کی حد کو کور کرتی ہے۔PEM سیل الکلین سیل سے زیادہ موجودہ کثافت پر کام کر سکتا ہے، یہاں تک کہ 1.6A/cm2 تک، اور الیکٹرولائٹک کارکردگی 48%-65% ہے۔چونکہ پولیمر فلم اعلی درجہ حرارت کے خلاف مزاحم نہیں ہے، الیکٹرولیٹک سیل کا درجہ حرارت اکثر 80 ° C سے کم ہوتا ہے۔ہولر الیکٹرولائزر نے چھوٹے PEM الیکٹرولائزرز کے لیے سیل سطح کی ایک بہتر ٹیکنالوجی تیار کی ہے۔ خلیوں کو ضروریات کے مطابق ڈیزائن کیا جا سکتا ہے، قیمتی دھاتوں کی مقدار کو کم کرنے اور آپریٹنگ دباؤ میں اضافہ.پی ای ایم الیکٹرولائزر کا بنیادی فائدہ یہ ہے کہ ہائیڈروجن کی پیداوار تقریباً ہم آہنگی سے فراہم کی جانے والی توانائی کے ساتھ تبدیل ہوتی ہے، جو ہائیڈروجن کی طلب میں تبدیلی کے لیے موزوں ہے۔ہولر سیل سیکنڈوں میں 0-100% لوڈ ریٹنگ تبدیلیوں کا جواب دیتے ہیں۔ہولر کی پیٹنٹ شدہ ٹیکنالوجی کی توثیق کے ٹیسٹ ہو رہے ہیں، اور ٹیسٹ کی سہولت 2020 کے آخر تک تعمیر کر دی جائے گی۔

PEM خلیات کے ذریعہ تیار کردہ ہائیڈروجن کی پاکیزگی زیادہ سے زیادہ 99.99٪ ہو سکتی ہے، جو کہ الکلائن سیلز سے زیادہ ہے۔اس کے علاوہ، پولیمر جھلی کی گیس کی انتہائی کم پارگمیتا آتش گیر مرکب کی تشکیل کے خطرے کو کم کرتی ہے، جس سے الیکٹرولائزر کو انتہائی کم موجودہ کثافت پر کام کرنے کی اجازت ملتی ہے۔الیکٹرولائزر کو فراہم کردہ پانی کی چالکتا 1S/cm سے کم ہونی چاہیے۔چونکہ پولیمر جھلی کے پار پروٹون کی نقل و حمل بجلی کے اتار چڑھاو کا فوری جواب دیتی ہے، اس لیے PEM خلیے مختلف پاور سپلائی طریقوں میں کام کر سکتے ہیں۔اگرچہ پی ای ایم سیل کو تجارتی بنا دیا گیا ہے، لیکن اس کے کچھ نقصانات ہیں، بنیادی طور پر زیادہ سرمایہ کاری کی لاگت اور جھلی اور قیمتی دھات پر مبنی الیکٹروڈ دونوں کا زیادہ خرچ۔اس کے علاوہ، PEM خلیات کی سروس لائف الکلائن سیلز سے کم ہوتی ہے۔مستقبل میں، ہائیڈروجن پیدا کرنے کے لیے PEM سیل کی صلاحیت کو بہت بہتر کرنے کی ضرورت ہے۔