Обзор: современные коммерческие мембраны для электролиза воды в анионообменных мембранных электролизерах

Одним из перспективных способов хранения и распределения больших объемов возобновляемой энергии является электролиз воды в сочетании с транспортировкой водорода по газовой сети и его хранением в резервуарах и подземных хранилищах. Непостоянная доступность возобновляемой энергии затрудняет ее интеграцию с устоявшейся технологией щелочного электролиза воды. Электролиз воды с протоннообменной мембраной (PEM) является перспективным направлением, однако его применение ограничено необходимостью использования дорогостоящих катализаторов на основе платины и иридия. Ожидаемым решением является электролиз воды с анионообменной мембраной (AEM), сочетающий использование дешевых и распространенных каталитических материалов с преимуществами электролиза воды с протоннообменной мембраной, а именно малой занимаемой площадью, высокой рабочей производительностью и быстрым откликом на изменение условий эксплуатации. Ключевым компонентом электролиза воды с AEM является дешевая, стабильная, газонепроницаемая полимерная анионообменная мембрана с высокой проводимостью гидроксид-ионов. В настоящей работе представлены целевые показатели и технические требования к AEM, рассмотрены соответствующие химические структуры и связанные с ними пути деградации, приведен обзор наиболее известных и перспективных коммерческих AEM (Fumatech Fumasep® FAA3, Tokuyama A201, Ionomr Aemion™, Dioxide Materials Sustainion® и мембран, коммерциализируемых компанией Orion Polymer), а также рассмотрены их свойства и характеристики водных электролизеров, использующих эти мембраны.