Electrolizoarele cu membrană cu schimb de protoni (Proton Exchange Membrane – PEM) sunt dispozitive utilizate pentru producția de hidrogen prin electroliza apei. Acestea funcționează prin aplicarea unui curent electric pentru a separa moleculele de apă (H₂O) în hidrogen (H₂) și oxigen (O₂). Spre deosebire de electrolizoarele alcaline tradiționale, cele de tip PEM utilizează o membrană polimerică conductivă pentru ioni de hidrogen, eliminând necesitatea unui electrolit lichid puternic alcalin.
Cum funcționează un electrolizor PEM?
Procesul dintr-un electrolizor PEM are loc în mai multe etape:
- Apărarea apei la anod: Apa (H₂O) este alimentată pe partea anodică a electrolizorului, unde este descompusă în oxigen (O₂), protoni (H⁺) și electroni (e⁻).
- Transportul protonilor prin membrană: Protonii generați la anod traversează membrana PEM spre catod, în timp ce electronii circulă printr-un circuit extern.
- Formarea hidrogenului la catod: Protonii se combină cu electronii la catod, formând hidrogen gazos (H₂).
Avantajele electrolizoarelor PEM
✅ Producție de hidrogen de înaltă puritate – Hidrogenul rezultat este extrem de pur, eliminând necesitatea unor procese suplimentare de filtrare.
✅ Răspuns rapid și flexibilitate operațională – Se adaptează ușor la variațiile de energie regenerabilă (eoliană, solară), ceea ce le face ideale pentru integrarea în rețele de energie verde.
✅ Dimensiuni compacte și eficiență ridicată – Designul modular permite scalabilitatea și eficiența conversiei energiei electrice în hidrogen.
✅ Siguranță și fiabilitate – Lipsa unui electrolit lichid concentrat reduce riscurile de coroziune și întreținerea necesară.
Aplicații ale electrolizoarelor PEM
🔹 Producția de hidrogen verde – Esențial pentru tranziția către o economie cu emisii reduse de carbon.
🔹 Stocarea energiei regenerabile – Hidrogenul produs poate fi stocat și utilizat ulterior pentru generare de energie electrică sau mobilitate.
🔹 Transport și mobilitate – Folosit ca sursă de combustibil pentru vehiculele cu pile de combustie.
🔹 Industrie chimică și metalurgică – Utilizat în procese precum rafinarea petrolului, producția de amoniac și reducerea oxidului de fier în siderurgie.
Provocări și perspective
Deși electrolizoarele PEM sunt promițătoare, provocările includ costul ridicat al catalizatorilor (de obicei platină și iridiu), durabilitatea componentelor și necesitatea îmbunătățirii eficienței energetice. Totuși, cercetările și investițiile în această tehnologie sunt în creștere, iar costurile scad pe măsură ce adoptarea hidrogenului verde se accelerează la nivel global.
Electrolizoarele PEM sunt o soluție esențială pentru un viitor energetic sustenabil, contribuind la reducerea emisiilor și la dezvoltarea unei economii bazate pe hidrogen curat.
