PEM水電解におけるセル圧縮およびカソード圧力が水素クロスオーバーに及ぼす影響

水素クロスオーバーは、特に水素圧が高まる際に、ポリマ電解質膜（PEM）水電解槽の安全運転と効率損失に関して重要な問題です。外部の運転条件の影響に加え、材料の構造特性もセル内の物質輸送に影響を与えます。本研究では、薄型ナフィオン212膜を使用し、最大3.6 A cm −2の電流密度で、膜電極アセンブリの圧縮を高めた場合（最大15バールのカソード圧力）の水素クロスオーバーおよびセル性能への影響を分析します。高い圧縮が物質輸送の過電圧を増加させる一方で、全体のセル性能はオーミック損失の減少により改善されることが示されました。また、高い電流密度での圧縮増加に伴い、陽極の水素含有量も増加することが見られます。さらに、カソード圧力の増加は水素クロスオーバーおよび物質輸送損失に対する圧縮効果を増幅しています。結果として、セル電圧はシステム設計の最適化の唯一の基準であってはいけませんが、PEM水電解における水素クロスオーバーの削減には材料設計を考慮する必要があることが示されています。