PEMelektrolizörler ince kullanırproton değişim zarları(0,2 mm) ve daha düşük direnç ve daha yüksek verimlilik sağlayan gelişmiş yapılandırılmış elektrotlar. Perflorosülfonik asit proton değişim membranı (PFSA), 70 Pa'ya kadar yüksek basınç farklarına dayanabilen kimyasal kararlılığa ve mekanik sağlamlığa sahiptir. Ancak, asidik ortam, yüksek voltaj ve anottaki oksijen evrimi sert bir oksidatif ortam yaratır. Bu nedenle, yalnızca hücre bileşenleri için uzun vadeli kararlılık sağlamakla kalmayıp aynı zamanda mükemmel elektronik iletkenlik de sağlayan ve böylece reaksiyon verimliliğini artıran iridyum veya platin gibi asil metaller elektrot malzemeleri olarak gereklidir. Asil metal katalizörlerinin yüksek maliyeti, alkali elektrolizörlere kıyasla PEM yığınlarının daha yüksek maliyetine katkıda bulunur.
TasarımıPEMelektrolizör sistemleri kompakt ve basittir, ancak demir, bakır, krom ve sodyum gibi su kirliliklerine karşı hassastır ve yangın tehlikelerine eğilimlidir. Şu anda, PEM elektrolizörlerinin elektrot alanı 2000 cm²'ye yaklaşmaktadır, ancak tek yığınlarla MW düzeyindeki hedeflere ulaşmak için önemli bir boşluk bulunmaktadır. Ek olarak, büyük MW düzeyindeki PEM elektrolizörlerinin güvenilirliği ve kullanım ömrü hala doğrulama gerektirmektedir.
PEM sistem bileşenleri alkali sistemlere göre çok daha basittir ve genellikle sadece bir sirkülasyon pompası, ısı eşanjörü, basınç kontrolü ve anot (oksijen) tarafında izleme ekipmanı gerektirir. Katot tarafında genellikle gaz ayırıcılar, artık oksijeni gidermek için oksijen giderme ekipmanı, gaz kurutucular ve kompresörler gibi bileşenlere ihtiyaç duyulur. PEM sistemleri atmosferik, diferansiyel ve dengeli basınç koşulları altında çalışabilir ve bu da maliyetleri, sistem karmaşıklığını ve bakım giderlerini azaltmaya yardımcı olur.
Dengeli Basınç Durumu:Elektrolizörün her iki tarafı, oksijen ve hidrojen basınçlarını düzenleyen valfler tarafından kontrol edilen aynı basınçta çalışır.
Atmosfer Basıncı Durumu (<1 atm):Anotta su mevcut olduğunda ve hücre voltajı ortam sıcaklığında termal nötr hücre voltajını aştığında, elektrotlarda hidrojen ve oksijen üretilir.
Diferansiyel Basınç Durumu:PEM membran elektroliti 3-7 MPa'lık bir basınç farkı altında çalışabilir, ancak mekanik sağlamlığı artırmak ve verimliliği sağlamak için gaz geçirgenliğini azaltmak için daha kalın bir membran gerekir. Ek olarak, yüksek basınç nedeniyle geçirgenleşen hidrojeni tekrar suya dönüştürmek için genellikle ekstra katalizörlere ihtiyaç duyulur.
