protoninvaihtomembraanitekniikkaan

Protoninvaihtomembraanitekniikkaa (engl. *Proton Exchange Membrane*, lyh. **PEM**) käytetään vesihöyrystä sähköksi muuntavissa polttohuoneistoissa, kuten polttohuoneistoissa ja vesielektrolyysissä. Tekniikka perustuu protonien siirtymiseen ioninvaihtomembraanin läpi, joka toimii elektrolyyttinä. PEM-systeemeissä käytetään tyypillisesti platinaa tai muita katalyyttimateriaaleja reaktioiden kiihdyttämiseen.

Polttohuoneistossa protoninvaihtomembraanitekniikkaa käytetään vesihöyryn ja hapen reagoimiseen sähköksi, vedeksi ja lämmöksi. Membraani sallii vain protonien kulkeutumisen, mikä tekee järjestelmästä tehokkaan ja kompaktiin. Tämän tekniikan etuja ovat nopea käynnistysaika, alhainen lämpötilatarve (noin 60–80 °C) ja hyvä tehokkuus. Sen haittapuolena on korkea kustannus, erityisesti katalyyttien ja membraanin osalta.

Vesielektrolyysissä protoninvaihtomembraanitekniikkaa käytetään vesistä vetyä ja hapetta tuottavassa prosessissa. Tässä sovelluksessa membraani erottaa tuotteet, jolloin saadaan puhdasta vetyä. PEM-vesielektrolyysissä tarvitaan sähköä, joka voi olla peräisin uusiutuvista lähteistä, kuten tuulivoimasta tai aurinkoenergiasta.

Tekniikkaa kehitetään aktiivisesti, ja tutkimus keskittyy muun muassa membraanien kestävyyden parantamiseen, katalyyttien kustannusten alennukseen sekä uusien materiaalien kehittämiseen. PEM-järjestelmät soveltuvat hyvin pieniin ja keskisuuriin sovelluksiin, kuten ajoneuvoihin, sähköverkkojen varmuuskäyttöön ja teollisuuden vetyvarastointiin.