مجموعة أقطاب الغشاء (MEA) - المكون الأساسي لأجهزة التحليل الكهربائي AEM

مجموعة أقطاب الغشاء (الشرق الأوسط وأفريقيا)، كمكون أساسي لغشاء تبادل الأنيونات (إيم) المُحلِّل الكهربائي، يُنظِّم عملية التحليل الكهربائي للماء لإنتاج الهيدروجين، تمامًا كما يُحرِّك القلب الدورة الدموية. يتكون المُحلِّل الكهربائي بشكل أساسي من غشاء تبادل الأنيونات (AEM)، وطبقات المُحفِّز، وطبقات انتشار الغاز، حيث تعمل كلٌّ منها بتناغم لتمكين التحليل الكهربائي بكفاءة واستقرار.

في نظام التحليل الكهربائي للماء AEM، عند تطبيق جهد تيار مستمر عبر الأقطاب الكهربائية، يبدأ "القلب" في النبض بقوة. يتدفق الماء إلى المدخل، وعند محفز الكاثود، تكتسب جزيئات الماء الإلكترونات من خلال تفاعل تطور الهيدروجين (HER)، مطلقةً غاز الهيدروجين ومولدةً أيونات الهيدروكسيد (OH⁻). يعمل غشاء تبادل الأنيونات كصمام قلب، فيوجه ​​أيونات الهيدروكسيد هذه بدقة من الكاثود إلى الأنود. عند وصولها إلى الأنود، تخضع أيونات الهيدروكسيد لتفاعل تطور الأكسجين (OER) عند محفز الأنود، منتجةً الأكسجين. بهذه الطريقة، يُحلل MEA الماء بكفاءة إلى هيدروجين وأكسجين نقيين من خلال نقل أيوني مُتحكم فيه - وهي عملية نظيفة وخالية من التلوث تُشبه "سيمفونية" طاقة مُنسقة بدقة.

المزايا القوية لجهاز التحليل الكهربائي "القلب" AEM

1. مزايا التكلفة الكبيرة

بالمقارنة مع التحليل الكهربائي بغشاء تبادل البروتون (PEM)، لا تعتمد أجهزة التحليل الكهربائي المائية AEM على محفزات المعادن الثمينة باهظة الثمن مثل الإيريديوم. بل تستخدم محفزات معادن انتقالية منخفضة التكلفة، مما يُقلل بشكل كبير من تكاليف إنتاج الهيدروجين. إضافةً إلى ذلك، تتطلب أجهزة التحليل الكهربائي AEM جودة مياه أقل، وتعمل بكفاءة مع محاليل قلوية مخففة، مما يُبسط التعامل مع السوائل ويُقلل من المخاطر. كما أن مواد الأقطاب الكهربائية أكثر مرونة، مما يسمح باستخدام مواد شائعة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ المطلي بالنيكل للصفائح ثنائية القطب، مما يُقلل التكاليف ويُسهّل إنتاج الهيدروجين الأخضر.

2. كفاءة عالية واستدامة بيئية

تتميز مركبات AEM MEAs بانتقائية أيونات وتوصيلية ممتازة، مما يُسرّع نقل الأيونات ويُحسّن كفاءة التحليل الكهربائي بشكل ملحوظ. تستهلك عملية إنتاج الهيدروجين بأكملها الماء فقط كمادة خام، مع الهيدروجين والأكسجين كناتج ثانوي وحيد، مما يضمن انعدام التلوث. وهذا ما يجعل تقنية AEM رائدة في مجال الطاقة النظيفة في التحول العالمي، ويساهم بقوة في تحقيق أهداف الحياد الكربوني.

3. التوافق مع مصادر الطاقة المتقلبة

استجابةً للطبيعة المتقطعة والمتغيرة لمصادر الطاقة المتجددة، كالطاقة الشمسية وطاقة الرياح، يعمل التحليل الكهربائي AEM كـ"قلب ذكي"، إذ يُعدّل معدلات إنتاج الهيدروجين ديناميكيًا بناءً على تقلبات إمدادات الطاقة. ويتكامل بكفاءة مع توليد الطاقة المتجددة غير المستقر، محولًا فائض الكهرباء إلى طاقة هيدروجين قابلة للتخزين. تُعالج هذه القدرة مشكلة التقطع في الطاقة المتجددة، مما يُتيح تخزينًا وتحويلًا فعالين للطاقة.