ການເຂົ້າໃຈເຖິງກົລະໄຫຼ່ການເສື່ອມສະພາບທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງ AEM

ການສູນເສຍຄວາມນຳໄຟຟ້າຂອງໄອອົງ hydroxide ແລະ ການແຕກຕົວຂອງສາຍພັນໂປລີເມີຣ໌ໃນສະພາບດີເຄີນ (alkaline)

ເຄື່ອງເຄື່ອນໄຟຟ້າ AEM (ເມັມເບີຣັນແລກປ່ຽນອານຽນ) ຈະມີການຫຼຸດລົງຂອງປະສິດທິຜົນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເປັນສ່ວນໃຫຍ່ເນື່ອງຈາກການສູນເສຍຄວາມນຳໄຟຟ້າຂອງໄອອົງ hydroxide—ເຊິ່ງເກີດຈາກການເສື່ອມສະພາບຂອງກຸ່ມທີ່ເປັນ quaternary ammonium ໃນສະພາບດີເຄີນທີ່ຮຸນແຮງ (pH >13). ໃນເວລາດຽວກັນ, ອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນ (>60°C) ຈະເຮັດໃຫ້ການແຕກຕົວຂອງສາຍພັນໂປລີເມີຣ໌ເກີດຂຶ້ນໄວຂຶ້ນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ສາຍພັນໂມເລກຸນແຕກອອກ ແລະ ລົດຄຸນນະສົມຂອງຄວາມແໜ່ນຂອງວັດສະດຸຫຼຸດລົງ. ກົລະໄຫຼ່ທັງສອງນີ້ຮວມກັນສາມາດຫຼຸດລົງຄວາມນຳໄຟຟ້າຂອງເມັມເບີຣັນໄດ້ຈົນເຖິງ 40% ໃນເວລາ 2,000 ຊົ່ວໂມງຂອງການໃຊ້ງານ, ເຊິ່ງເປັນສ່ວນຫຼັກທີ່ເຮັດໃຫ້ຄ່າຄວາມຕ້ານທາງໄຟຟ້າ (voltage decay) ໃນເມັມເບີຣັນ AEM.

ການຂົນສົ່ງສິ່ງປົນເປືືອນຄລໍໄຣດ໌, ຄາບອນເນດ, ແລະ ຊີລິກາ ເຮັດໃຫ້ເກີດການລຸ່ມລົງຂອງເມັມເບຣນ ແລະ ການແຍກຊັ້ນຂອງເມັມເບຣນຢ່າງໄວວ່າ

ການເຂົ້າໄປຂອງສິ່ງປົນເປືືອນເປັນເສັ້ນທາງຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວທີ່ສຳຄັນໃນລະບົບ AEM. ອີອົງຄະລໍໄຣດ໌ (Cl⁻) ຈາກນ້ຳທີ່ໃຊ້ໃນການປ້ອນເຂົ້າຈະແຂ່ງຂັນກັບອີອົງຄະຮີດຣອກຊີດ (OH⁻) ໃນການຈັບຈູ່ດຳເນີນການ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ຄວາມນຳໄຟຟ້າໄອໂອນຫຼຸດລົງ 15–30%. ການເກີດຂື້ນຂອງຄາບອນເນດ—ເກີດຈາກການດູດຊຶມ CO₂—ແລະ ການຕົກຄັ້ງຂອງຊີລິກາຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເຄັ່ງຕຶງເພີ່ມເຕີມຕໍ່ບ່ອນຕໍ່ລະຫວ່າງເມັມເບຣນ-ເອເລັກໂຕຣດ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ເກີດການເສື່ອມສະພາບທາງຮ່າງກາຍລວມທັງ:

• ການລຸ່ມລົງຂອງເມັມເບຣນ : ການສູນເສຍຄວາມໜາຂອງເມັມເບຣນຢ່າງໄວວ່າ 0.5–1.2 ມີກຣົມ/ປີ ທີ່ສັງເກດເຫັນໃນການທົດສອບທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເຄັ່ງຕຶງ
• ການແຍກຊັ້ນຂອງຊັ້ນຕົວເລືອກຕົວເຮັດຕົວເລືອກ : ການສັ່ງສູມຂອງກຳມະສານທີ່ບ່ອນຕໍ່ເອເລັກໂຕຣດເຮັດໃຫ້ເກີດການຂັດຂວາງເສັ້ນທາງການນຳໄຟຟ້າໄອໂອນ
• ຈຸດຮ້ອນທ້ອງຖິ່ນ : ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງອຸນຫະພູມທີ່ເກີນ 5°C ຈະເພີ່ມຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການແຕກຫັກ ແລະ ເຮັດໃຫ້ການເສື່ອມສະພາບທ້ອງຖິ່ນເກີດຂື້ນຢ່າງໄວວ່າ

ການປັບປຸງຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງເອເລັກໂຕຣດ ແລະ ຕົວເລືອກຕົວເຮັດຕົວເລືອກໃນລະບົບ AEM

ການລະລາຍຂອງເຄື່ອງເຮັດຕົວເລືອກແບບຄາໂທດທີ່ເປັນ NiFe ແລະ ການເກີດເປືອກຝຸ່ນທີ່ເກີດຈາກການຕົກຄັ້ງຂອງ Mg/Ca ໃນນ້ຳທີ່ບໍ່ໄດ້ຜ່ານການກຳຈັດສິ່ງປົນເປືືອນ

ການໃຊ້ນ້ຳທີ່ບໍ່ໄດ້ຜ່ານການກຳຈັດສິ່ງປົນເປື້ອນເຂົ້າໄປໃນລະບົບຈະນຳເອົາໄອອົງຄະຕີຂອງແມກນີເຊີຽມ ແລະ ແຄລຊຽມເຂົ້າໄປໃນລະບົບ ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການຕົກເລີນທີ່ມີຄຸນສົມບັດເປັນສາຍເຄື່ອງກັ້ນຢູ່ເທິງຂອງ cathodes ທີ່ເຮັດດ້ວຍ NiFe, ສົ່ງຜົນໃຫ້ເກີດການຫຼຸດລົງຂອງເນື້ອທີ່ໜ້າພຽງທີ່ເປັນທີ່ເຮັດວຽກຢ່າງເຕັມທີ່ ແລະ ເພີ່ມຄ່າ overpotentials ຂຶ້ນ 120 mV ຢູ່ທີ່ຄ່າກະແສ 1.0 A/cm². ການເກີດການຕົກເລີນດັ່ງກ່າວຈະເຮັດໃຫ້ການລະລາຍຂອງຕົວເຮັດປະຕິກິລິຍາເລີງໄວຂຶ້ນ ແລະ ບຸບບີ່ການຕິດຕໍ່ທີ່ເກີດຂື້ນລະຫວ່າງ cathode ແລະ ເມັມເບຣນການແລກປ່ຽນອານຽນ (anion exchange membrane) ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ອັດຕາການເສື່ອມສະພາບເພີ່ມຂື້ນເຖິງ 3 ເທົ່າເມື່ອທຽບກັບການໃຊ້ນ້ຳທີ່ໄດ້ຮັບການກຳຈັດສິ່ງປົນເປື້ອນແລ້ວ. ດັ່ງນັ້ນ, ການປິ່ນປົວນ້ຳທີ່ຈະນຳເຂົ້າໃຊ້ລ່ວງໆ (feedwater pretreatment) ເພື່ອຮັກສາຄ່າຄວາມເຂັ້ມຂອງໄອອົງຄະຕີທີ່ເຮັດໃຫ້ນ້ຳມີຄວາມແຂງ (hardness ions) ໃຫ້ຕ່ຳກວ່າ 5 ppb ແມ່ນເປັນສິ່ງຈຳເປັນເພື່ອຮັກສາຄວາມສະຖຽນຂອງເມັມເບຣນ AEM ໃນໄລຍະຍາວ.

ເຄືອບປ້ອງກັນ ແລະ ການປັບປຸງເທື່ອງໜ້າເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການກັດກິນ ແລະ ການເກີດອົກຊີເຈັນທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ

ການຫຸ້ມຫໍ່ດ້ວຍນິກເກີລ-ໂມລິບດີນຸມ ແລະ ອົງຄະປະກອບຮຽບຮ້ອຍຂອງ hydroxides ທີ່ຖືກນຳໃຊ້ຜ່ານເຕັກນິກການປັບປຸງໜ້າພ້ອວທີ່ທັນສະໄໝ ເພື່ອກັ້ນທາງການກັດກິນໃນວັດສະດຸທີ່ເປັນພື້ນຖານຂອງຂັ້ວໄຟຟ້າ. ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ມີໂຄງສ້າງຢູ່ໃນລະດັບ nano ເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍຫຼຸດການເກີດອົກຊີເຈນທີ່ບໍ່ຕ້ອງການລົງ 40% ແລະ ຍືດເວລາຄວາມສະຖຽນຂອງຕົວເຮັງໄດ້ເຖິງ 1,200 ຊົ່ວໂມງ ໃນຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງໄຟຟ້າທີ່ໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກຳ. ການອອກແບບຂັ້ວລົບທີ່ຖືກປັບປຸງຢ່າງເໝາະສົມ—ທີ່ມີການຈັດສັນຂອງຮູບເປີດ (pore) ຢ່າງຄວບຄຸມໄດ້ ແລະ ວັດສະດຸທີ່ເປັນ hydrophobic ເປັນສ່ວນປະກອບທີ່ເຊື່ອມຕໍ່—ຮັກສາປະສິດທິພາບເລີ່ມຕົ້ນໄດ້ 90% ຫຼັງຈາກການເຮັດວຽກໄດ້ 2,000 ວຟົງ ໂດຍການຫຼຸດການລົ້ນຂອງອາຍແກັສ ແລະ ການຮັກສາຄວາມເຊື່ອມຕໍ່ທາງໄອອອນໄວ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.

ການບໍາລຸງຮັກສາ AEM ເປັນການເຮັດວຽກລ່ວງໆ ຜ່ານການຄວບຄຸມ ແລະ ການຕິດຕາມການເຮັດວຽກ

ການປ່ຽນແປງຂອງຄ່າຄວາມຕ່າງ» (voltage drift) ແລະ ຄວາມເປັນ hysteresis ຂອງອຸນຫະພູມ ແມ່ນສັນຍານເຕືອນລ່ວງໆ ສຳລັບການລົ້ມເຫຼວຂອງ AEM

ການປ່ຽນແປງຂອງຄ່າຄວາມຕີ້ນໄຟຟ້າທີ່ເກີນ 5 mV/ຊົ່ວໂມງ ແມ່ນເປັນສັນຍານເບື້ອງຕົ້ນທີ່ອ່ອນໄຫວຂອງການເສື່ອມສະພາບຂອງເມັມເບຣນ—ມັກຈະເກີດຈາກການທຳລາຍຂອງສ່ວນຫຼັງຂອງເມັມເບຣນອັນເກີດຈາກ hydroxide. ການຫຼຸດລົງຂອງອຸນຫະພູມ (Temperature hysteresis)—ຄວາມແຕກຕ່າງດ້ານປະສິດທິຜົນທີ່ຄົງຢູ່ຫຼັງຈາກການປ່ຽນແປງອຸນຫະພູມຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ—ສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງການແຈກຢາຍທີ່ບໍ່ເທົ່າທຽມກັນຂອງກະແສໄຟຟ້າ ແລະ ຄວາມບົກບ່ອນທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນບໍລິເວນທີ່ເຊື່ອມຕໍ່. ສອງເຫດຜົນທີ່ບໍ່ປົກກະຕິນີ້ມັກຈະເກີດຂຶ້ນຫຼາຍອາທິດກ່ອນທີ່ຈະເກີດຄວາມລົ້ມເຫຼວຢ່າງຮຸນແຮງ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ສາມາດປັບຄ່າໃໝ່ (recalibration) ຫຼື ແທນເມັມເບຣນຕາມແຜນໄດ້ໃນເວລາທີ່ລະບົບຢຸດເຮັດວຽກຕາມແຜນ. ຂໍ້ມູນຂອງອຸດສາຫະກຳສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ລະບົບທີ່ຕອບສະຫນອງຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງຄ່າຄວາມຕີ້ນໄຟຟ້າພາຍໃນ 48 ຊົ່ວໂມງ ຈະມີການຢຸດເຮັດວຽກທີ່ບໍ່ໄດ້ວາງແຜນໄວ້້້ນ 40% ນ້ອຍລົງ.

ການຕິດຕາມຄ່າ pH ແລະ ປະກອບຂອງໄຟຟ້າທີ່ເກີດຂຶ້ນຈິງໃນເວລາຈິງ ເພື່ອການປິ່ນປົວນ້ຳທີ່ໃຊ້ໃນການປ້ອນນ້ຳຢ່າງມີການປັບຕົວ

ການຕິດຕາມ pH ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ສາມາດຈັບການປະສົມຂອງ carbonate ທີ່ເກີດຈາກການລຸກລາວຂອງ CO₂—ເຊິ່ງເປັນປັດໄຈຫຼັກທີ່ເຮັດໃຫ້ catalyst ເກີດການປົນເປືືອນ—ຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ມີການເຕີມນ້ຳບໍ່ມີສິ່ງປົນເປືອນ (ultrapure water) ອັດຕະໂນມັດເພື່ອຄືນຄ່າຄວາມເປັນດ່າງໃຫ້ຄືນສູ່ສະພາບດຸນ. ການວິເຄາະ ion chromatography ໃນເວລາຈິງ ສາມາດຈັບສິ່ງປົນເປືອນ chloride ແລະ silica ໃນລະດັບຄວາມໄວ້ຕໍ່າເຖິງ parts-per-trillion, ແລ້ວເປີດໃຊ້ resin ທີ່ເລືອກຈັບ ion ໂດຍເฉພາະກ່ອນທີ່ສິ່ງປົນເປືອນຈະເຂົ້າໄປເຖິງ electrode. ຍຸດທະສາດທີ່ສາມາດປັບຕົວໄດ້ນີ້ ຊ່ວຍຫຼຸດຄວາມຖີ່ທີ່ຕ້ອງປ່ຽນ membrane ໄດ້ 60% ເມື່ອທຽບກັບການບໍາລຸງຮັກສາທີ່ເຮັດຕາມໄລຍະເວລາທີ່ກຳນົດໄວ້ລ່ວງໆ ແຕ່ຍັງຮັກສາຄວາມສາມາດໃນການນຳສົ່ງ ion ແລະ ຄວາມສະຖຽນຂອງຜິວສຳຜັດໄວ້ໃນລະດັບທີ່ດີທີ່ສຸດ.