PEMvesielektrolyysissä

PEMvesielektrolyysi, eli protoninvaihtokalvoelektrolyysi, on menetelmä veden hajottamiseksi vedyksi ja hapeksi sähkövirran avulla. Tämä prosessi hyödyntää protoninvaihtokalvoa (PEM) erottamaan reaktioiden tuotteet. PEM on polymeerikalvo, joka johtaa tehokkaasti positiivisesti varautuneita protoneja (H+) mutta estää elektroneja ja kaasujen sekoittumista.

Elektrolyysiprosessissa vesi syötetään anodin puolelle, jossa se hapettuu tuottaen protoneja, elektroneja ja happikaasua. Veden hapettumisreaktio on tyypillisesti 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻. Kalvon läpi protonit siirtyvät katodille, kun taas elektronit kulkevat ulkoista virtapiiriä pitkin. Katodilla protonit ja elektronit reagoivat veden kanssa tuottaen vetykaasua. Katodin reaktio on 2H⁺ + 2e⁻ → H₂. Kokonaisreaktio on 2H₂O → 2H₂ + O₂.

PEM-elektrolyysilaitteistojen etuja ovat niiden kompakti koko, nopea käynnistys ja pysäytys sekä kyky toimia korkeapaineessa, mikä voi vähentää vedyksi puristamisen kustannuksia. Kalvon materiaali ja elektrodien pinnoitteet, yleensä jalometalleista, kuten platinasta ja iridiumista, ovat keskeisiä laitteiston tehokkuuden ja kestävyyden kannalta. PEM-elektrolyysiä pidetään lupaavana teknologiana puhtaan vedyn tuottamiseksi erityisesti silloin, kun käytetään uusiutuvia energianlähteitä, kuten aurinko- ja tuulivoimaa, sähkön tuottamiseen.