PEMelektrolyzéry využívají tenképrotonové výměnné membrány(0,2 mm) a pokročilé strukturované elektrody, které umožňují nižší odpor a vyšší účinnost. Membrána pro výměnu protonů z kyseliny perfluorsulfonové (PFSA) má chemickou stabilitu a mechanickou odolnost, která je schopna odolat vysokým tlakovým rozdílům až 70 Pa. Kyselé prostředí, vysoké napětí a vývoj kyslíku na anodě však vytvářejí drsné oxidační prostředí. Proto jsou jako elektrodové materiály vyžadovány ušlechtilé kovy, jako je iridium nebo platina, které zajišťují nejen dlouhodobou stabilitu součástí článku, ale také vynikající elektronovou vodivost, čímž zvyšují účinnost reakce. Vysoká cena katalyzátorů z ušlechtilých kovů přispívá k vyšším nákladům na PEM sady ve srovnání s alkalickými elektrolyzéry.
NávrhPEMelektrolyzérové systémy jsou kompaktní a přímočaré, přesto jsou citlivé na nečistoty ve vodě, jako je železo, měď, chrom a sodík, a jsou náchylné k nebezpečí požáru. V současné době se plocha elektrod elektrolyzérů PEM blíží 2 000 cm², ale stále existuje značná mezera k dosažení cílů na úrovni MW pomocí jednotlivých svazků. Kromě toho spolehlivost a životnost velkých elektrolyzérů PEM na úrovni MW stále vyžaduje ověření.
Součásti systému PEM jsou mnohem jednodušší než součásti alkalických systémů, obvykle vyžadují pouze oběhové čerpadlo, výměník tepla, tlakovou regulaci a monitorovací zařízení na anodové (kyslíkové) straně. Na katodové straně jsou obvykle potřebné komponenty, jako jsou odlučovače plynů, deoxygenační zařízení pro odstranění zbytkového kyslíku, sušičky plynu a kompresory. Systémy PEM mohou pracovat za atmosférických, diferenciálních a vyvážených tlakových podmínek, což pomáhá snižovat náklady, složitost systému a náklady na údržbu.
Stav vyváženého tlaku:Obě strany elektrolyzéru pracují při stejném tlaku, ovládaném ventily regulujícími tlak kyslíku a vodíku.
Atmosférický tlak (<1 atm):Když je na anodě přítomna voda a napětí článku překročí při okolní teplotě napětí tepelného neutrálního článku, na elektrodách se vytváří vodík a kyslík.
Podmínka rozdílového tlaku:Membránový elektrolyt PEM může pracovat pod tlakovým rozdílem 3-7 MPa, ale pro zvýšení mechanické odolnosti a snížení prostupu plynu pro zajištění účinnosti je zapotřebí silnější membrána. Kromě toho jsou obvykle zapotřebí další katalyzátory pro přeměnu vodíku, který proniká vlivem vysokého tlaku, zpět na vodu.
