ペム電解槽は薄いものを利用しますプロトン交換膜(0.2 んん) の超高抵抗と高度な構造電極により、抵抗が低く効率が高くなります。パーフルオロスルホン酸プロトン交換膜 (PFSA) は化学的安定性と機械的堅牢性を備え、最大 70 パ の高圧差に耐えることができます。ただし、酸性環境、高電圧、およびアノードでの酸素発生により、過酷な酸化環境が発生します。そのため、イリジウムやプラチナなどの貴金属が電極材料として必要であり、セル部品の長期安定性だけでなく、優れた電子伝導性も提供して反応効率を高めます。貴金属触媒の高コストは、アルカリ電解装置と比較して ペム スタックの費用が高くなる一因となっています。
デザインペム電解槽システムはコンパクトでシンプルですが、鉄、銅、クロム、ナトリウムなどの水の不純物に敏感で、火災の危険性があります。現在、PEM電解槽の電極面積は2000 cm²に近づいていますが、単一スタックでMWレベルの目標を達成するには大きなギャップが残っています。さらに、大規模なMWレベルのPEM電解槽の信頼性と寿命はまだ検証が必要です。
ペム システムのコンポーネントはアルカリ システムのコンポーネントよりもはるかに単純で、通常は循環ポンプ、熱交換器、圧力制御、および陽極 (酸素) 側の監視装置のみが必要です。陰極側では、ガス分離器、残留酸素を除去するための脱酸素装置、ガス乾燥機、コンプレッサーなどのコンポーネントが通常必要です。ペム システムは大気圧、差圧、平衡圧の条件下で動作できるため、コスト、システムの複雑さ、およびメンテナンス費用を削減できます。
バランス圧力条件:電解装置の両側は同じ圧力で動作し、酸素と水素の圧力を調節するバルブによって制御されます。
大気圧条件（<1 atm）：陽極に水が存在し、セル電圧が周囲温度での熱中性セル電圧を超えると、電極で水素と酸素が生成されます。
差圧条件:ペム 膜電解質は 3 ～ 7 MPa の圧力差で作動しますが、機械的堅牢性を高め、ガス透過を減らして効率を確保するには、より厚い膜が必要です。さらに、高圧により透過した水素を水に戻すには、通常、追加の触媒が必要です。
