Alkaline anion exchange membrane fuel cell
ಕ್ಷಾರೀಯ ಅಯಾನು ವಿನಿಮಯ ಪೊರೆಯ ಇಂಧನ ಕೋಶ (ಎ. ಎ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ.), ಇದನ್ನು ಅಯಾನು-ವಿನಿಮಯ ಪೊರೆಯ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳು (ಎ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳು), ಕ್ಷಾರೀಯ ಪೊರೆಯ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳು (ಎ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳು), ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ವಿನಿಮಯ ಪೊರೆಯ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳು (ಎಚ್. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳು), ಅಥವಾ ಘನ ಕ್ಷಾರೀಯ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳು (ಎಸ್. ಎ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳು) ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಕ್ಷಾರೀಯ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳು (ಎಎಫ್ಸಿಗಳು) ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ನಡುವೆ ಕ್ಷಾರೀಯ ಅಯಾನುಗಳ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ನ ಸಾಗಣೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿವೆ. ಮೂಲ ಎಎಫ್ಸಿಗಳು ಜಲೀಯ ಪೊಟ್ಯಾಸಿಯಮ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ (ಕೆಒಹೆಚ್) ಅನ್ನು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತಿದ್ದವು. ಎ. ಎ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿಗಳು ಅದರ ಬದಲಿಗೆ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಸಾಗಿಸುವ ಪಾಲಿಮರ್ ಪೊರೆಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಎ. ಎ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯಲ್ಲಿ, ಇಂಧನ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅಥವಾ ಮೆಥನಾಲ್ ಅನ್ನು ಆನೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಗಾಳಿಯ ಮೂಲಕ ಪೂರೈಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನೀರನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಪೂರೈಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆನೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಇಂಧನವು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿ, ಆಮ್ಲಜನಕದ ಕಡಿತವು ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು (OH−) ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ, ಅದು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಮೂಲಕ ಆನೋಡ್ ಕಡೆಗೆ ವಲಸೆ ಹೋಗುತ್ತದೆ. ಆನೋಡ್ನಲ್ಲಿ, ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳು ಇಂಧನದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ ನೀರು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಪ್ರಸ್ತುತವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತವೆ. ಆನೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಇಂಧನವಾಗಿದ್ದಾಗ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳುಃ H2 + 2OH − → 2H2O + 2e-ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿಃ ಮೆಥನಾಲ್ ಇಂಧನವಾಗಿದ್ದಾಗ O2 + 2H2O + 4e − → 4OH-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಆನೋಡ್ನಲ್ಲಿಃ CH3OH + 6OH − → CO2 + 5H2O + 6e-ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿಃ 3/2O2 + 3H2O + 6e − → 6OH-ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಅಳತೆ ಅಯಾನು ವಿನಿಮಯ ಪೊರೆಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿನ ಪಾಲಿಮರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಮೆಂಬರೇನ್ಗಳಂತಹ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಎನರ್ಜಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಕೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿವೆ. ಪಾಲಿಮರ್ಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್, ಕರ್ಷಕ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಡಕ್ಟಿಲಿಟಿ ಸೇರಿವೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಬಳಸುವ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಕರ್ಷಕ ಒತ್ತಡ-ಒತ್ತಡ ಪರೀಕ್ಷೆಯು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಕ್ಕೆ ಬಹಳ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಪಾಲಿಮರ್ಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ನೀರು, ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕಗಳು, ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನದಂತಹ ಪರಿಸರದ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಅವಲಂಬಿಸಿವೆ. ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಕರ್ಷಕ ಶಕ್ತಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಮಾರ್ಪಾಡು ಇಲ್ಲ ಎಂದು ಭಾವಿಸಿ ಡಕ್ಟಿಲಿಟಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಗಾಜಿನ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದ ಬಳಿ, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಗಮನಾರ್ಹ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಡೈನಾಮಿಕ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕಲ್ ಅನಾಲಿಸಿಸ್ (ಡಿಎಂಎ) ಎಂಬುದು ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಗಳಾಗಿ ಶೇಖರಣಾ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಮತ್ತು ನಷ್ಟ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಸೇರಿದಂತೆ ಪಾಲಿಮರ್ಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಲು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಪೂರಕ, ಗುಣಲಕ್ಷಣ ತಂತ್ರವಾಗಿದೆ. ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ವಿಧಾನಗಳು ಅಯಾನು ವಿನಿಮಯ ಪೊರೆಗಳಿಗೆ (ಎಇಎಂ) ಬಳಸುವ ಪಾಲಿಮರ್ಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಒಂದು ವಿಧಾನವೆಂದರೆ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ತ್ರಿಕೋನ ಅಮೈನ್ ಮತ್ತು ಅಯಾನು ವಿನಿಮಯ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಕಸಿ ಮಾಡಿದ ಚತುರ್ಧಾತುಕ ಗುಂಪುಗಳೊಂದಿಗೆ ಬದಲಿಸುವುದು. ಈ ಅಯಾನೋಮರ್ಗಳು ದೊಡ್ಡ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಯಂಗ್ನ ಮಾಡ್ಯುಲಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕರ್ಷಕ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಡಕ್ಟಿಲಿಟಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ. ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ನಿಂದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್, ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಮತ್ತು ಕ್ಲೋರೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ವಿನಿಮಯ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಪೊರೆಯ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಅನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಅಯಾನ್ನ ಪ್ರಕಾರಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ನೀರಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾದ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾರ್ಡುಚಿ ಮತ್ತು ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದರು. ಝಾಂಗ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ಸಿ1, ಸಿ3, ಸಿ4-ಬದಲಿ ಇಮಿಡಾಜೋಲ್ನ ಕ್ವಾಟರ್ನೈಸೇಶನ್ ಮೂಲಕ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾದ ಇಮಿಡಾಜೋಲಿಯಂ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ದೃಢವಾದ ಮತ್ತು ಕ್ರಾಸ್ಲಿಂಕ್ಡ್ ಪಾಲಿ (2,6-ಡೈಮೆಥೈಲ್-1,4-ಫಿನಿಲೀನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್) ಗಳ (ಪಿಪಿಒ) ಎಇಎಂಗಳ ಸರಣಿಯನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದರು ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು "ಥಿಯೋಲ್-ಐನ್" ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದ ಮೂಲಕ ಕ್ರಾಸ್ಲಿಂಕ್ ಮಾಡಿದರು. ಈ ಕ್ರಾಸ್ಲಿಂಕ್ಡ್ ಎಇಎಂಗಳು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಫಿಲ್ಮ್ ರೂಪಿಸುವ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಿದವು ಮತ್ತು ಪಾಲಿಮರ್ ಸರಪಳಿಗಳಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಿದ ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕರ್ಷಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದವು, ಇದು ನೀರಿನ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿತು. ನೀರಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ನಡುವಿನ ಈ ಬಲವಾದ ಸಂಬಂಧವು ನಾರ್ಡುಚಿ ಮತ್ತು ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳ ಸಂಶೋಧನೆಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುತ್ತದೆ. ಝಾಂಗ್ ಮತ್ತು ಇತರರ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು. ಕ್ಷಾರೀಯ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲು ದೃಢವಾದ ಎ. ಇ. ಎಂ. ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸ್ಥಿರವಾದ ಸ್ಟೆರಿಕಲಿ-ಸಂರಕ್ಷಿತ ಸಾವಯವ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಯಾನು ವಾಹಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅಡ್ಡಲಾಗಿ ಜೋಡಿಸುವುದು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಕಾರ್ಯತಂತ್ರವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಕ್ಷಾರೀಯ ಇಂಧನ ಕೋಶದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಕೆ 1960ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ ನಾಸಾ ಅಪೊಲೊ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯ ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಕ್ಕಾಗಿ ಬಳಸಿದ ಕ್ಷಾರೀಯ ಇಂಧನ ಕೋಶವು ಕೆ. ಓ. ಎಚ್. ನ ಜಲೀಯ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸುಮಾರು ಶೇಕಡಾ 70ರಷ್ಟು ದಕ್ಷತೆಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಿತು. ಆ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಆಕ್ಸಿಡೆಂಟ್ ಗಾಳಿಯ ಹರಿವಿನ ಮೂಲಕ ಬರುವ CO2 ಮತ್ತು ಮೆಥನಾಲ್ನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದಿಂದ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ, ಮೆಥನಾಲ್ ಇಂಧನವಾಗಿದ್ದರೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ KOH ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ CO32−/HCO3− ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ದುರದೃಷ್ಟವಶಾತ್ ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಕೆ2ಸಿಒ3 ಅಥವಾ ಕೆಹೆಚ್ಸಿಒ3 ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಬೀಳುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದಿಂದ ಕ್ಯಾಟಯಾನಿಕ್ ಕೌಂಟರ್ಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದರಿಂದ ಈ ಪರಿಣಾಮವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ, ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ರಚನೆಯು ಹಲವಾರು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮತ್ತು ಶೈಕ್ಷಣಿಕ ಗುಂಪುಗಳಿಂದ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಹಿಂತಿರುಗಿಸಬಲ್ಲದು ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ವರ್ಕೋ. ಗಾಳಿಯನ್ನು ಉತ್ಕರ್ಷಣ ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚದ CO2 ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕ್ಷಾರೀಯ ಅಯಾನು ವಿನಿಮಯ ಪೊರೆಯ ಇಂಧನ ಕೋಶದಲ್ಲಿ, ಜಲೀಯ KOH ಅನ್ನು ಘನ ಪಾಲಿಮರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಪೊರೆಯೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ನಡೆಸುತ್ತದೆ. ಇದು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ಸೋರಿಕೆ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಮಳೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ನಿವಾರಿಸಬಲ್ಲದು, ಆದರೂ ಕ್ಷಾರೀಯ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಇಂಧನ ಕೋಶವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವ ಪ್ರಯೋಜನಗಳ ಲಾಭವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಎ. ಎ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳಲ್ಲಿ, CO2 ನೀರಿನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ H2CO3 ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಮತ್ತಷ್ಟು HCO3− ಮತ್ತು CO32− ಗೆ ಬೇರ್ಪಡುತ್ತದೆ. CO32−/HCO3−ನ ಸಮತೋಲನ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 0.07% ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳ (K +, Na +) ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಮಳೆ ಬೀಳುವುದಿಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ, ಏಕೆಂದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪೊರೆಗಳು ಅವುಗಳ ಆರಂಭಿಕ, ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾದ ಹ್ಯಾಲೊಜೆನ್ ರೂಪದಿಂದ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ಅಥವಾ ಬೈಕಾರ್ಬನೇಟ್ ರೂಪಗಳಿಗೆ ಬದ್ಧವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಗಳಿಗೆ ಸ್ಪರ್ಧಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಹೆಲ್ಮ್ಹೋಲ್ಟ್ಜ್-ಪದರದ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಬೀರುವ ಮೂಲಕ ಇಂಧನ ಕೋಶದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ ಗಮನಾರ್ಹ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರಬಹುದು. ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಕ್ಷಾರೀಯ ಇಂಧನ ಕೋಶದ ವಿರುದ್ಧ, ಕ್ಷಾರೀಯ ಅಯಾನು ವಿನಿಮಯ ಪೊರೆಯ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳು ಘನ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಮಳೆಯಿಂದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವನ್ನು ರಕ್ಷಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಪ್ರಾರಂಭದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಇಂಧನ (ಆಮ್ಲಜನಕ/ಹೈಡ್ರೋಜನ್) ಸಾಗಣೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬಹುದು. ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ ಬಹುಪಾಲು ಮೆಂಬ್ರೇನ್ಗಳು/ಅಯಾನೋಮರ್ಗಳು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ಆಗಿದ್ದು, ಇದು ಹೆಚ್ಚು ಸುಲಭವಾದ ವೇಗವರ್ಧಕ ಮರುಬಳಕೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಇಂಧನ ಕ್ರಾಸ್ಒವರ್ಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಮೆಥನಾಲ್ ಸುಲಭವಾದ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಸಾಗಣೆಯ ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಅಲ್ಲದೆ, ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಿಂದ ಆನೋಡ್ಗೆ ಪೊರೆಯಲ್ಲಿನ ಅಯಾನು ಸಾಗಣೆಯ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ಪಿ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಆನೋಡ್ನಿಂದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ಗೆ ಮೆಥನಾಲ್ ಕ್ರಾಸ್ಒವರ್ ಎ. ಎ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಎ. ಎ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳಲ್ಲಿ ಎಥೆನಾಲ್ ಮತ್ತು ಪ್ರೊಪನಾಲ್ನಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಲ್ಕೋಹಾಲ್ಗಳ ಬಳಕೆಯು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಎ. ಎ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳಲ್ಲಿರುವ ಆನೋಡ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಆಲ್ಕೋಹಾಲ್ಗಳಲ್ಲಿರುವ ಸಿ-ಸಿ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸಲು ಸಾಕಾಗುತ್ತದೆ. ಸವಾಲುಗಳು ಎ. ಎ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವಲ್ಲಿ ಅತಿದೊಡ್ಡ ಸವಾಲೆಂದರೆ ಅಯಾನು ವಿನಿಮಯ ಪೊರೆಯ (ಎ. ಇ. ಎಂ.). ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಎಇಎಂ ಮುಕ್ತ ಒಹೆಚ್-ಅಯಾನುಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸಲು ಕಟ್ಟಿಹಾಕಿದ ಕ್ಯಾಟಯಾನಿಕ್ ಅಯಾನು-ವಿನಿಮಯ ಗುಂಪುಗಳೊಂದಿಗೆ ಪಾಲಿಮರ್ ಬೆನ್ನೆಲುಬಿನಿಂದ ಕೂಡಿದೆ. ಇದು ಪಿ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳಿಗೆ ಬಳಸುವ ನಫಿಯಾನ್ನ ವಿಲೋಮವಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಆನಯಾನ್ ಅನ್ನು ಪಾಲಿಮರ್ಗೆ ಕೋವೆಲೆಂಟ್ ಆಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಒಂದು ಸ್ಥಳದಿಂದ ಮತ್ತೊಂದು ಸ್ಥಳಕ್ಕೆ ಹಾರಿಹೋಗುತ್ತವೆ. ಉನ್ನತ ಪಿಹೆಚ್ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ಷೀಣತೆ ಇಲ್ಲದೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒಹೆಚ್-ಅಯಾನ್ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಎಇಎಂ ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದು ಸವಾಲಾಗಿದೆ. β-ಹೈಡ್ರೋಜನ್ಗಳು ಇದ್ದಾಗ ಹಾಫ್ಮನ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದು ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಟಯಾನಿಕ್ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ OH-ಅಯಾನ್ನಿಂದ ನೇರ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೊಫಿಲಿಕ್ ದಾಳಿಯು ಅವನತಿಯ ಮುಖ್ಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳಾಗಿವೆ. ಹಾಫ್ಮನ್ ನಿರ್ಮೂಲನೆಗೆ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಒಂದು ವಿಧಾನವೆಂದರೆ ಕ್ಯಾಟಯಾನಿಕ್ ಸೈಟ್ನಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲಾ β-ಹೈಡ್ರೋಜನ್ಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದು. ಈ ಎಲ್ಲಾ ಅವನತಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಪಾಲಿಮರ್ ಬೆನ್ನೆಲುಬಿನ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಎಇಎಂ ಅನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಸಂಯೋಜಿಸಬಹುದಾದ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ. PEMFCಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ H + ವಾಹಕತೆಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದಾದ OH-ಅಯಾನ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುವುದು ಮತ್ತೊಂದು ಸವಾಲಾಗಿದೆ. OH− ಅಯಾನುಗಳ ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕವು H + (ಬೃಹತ್ ನೀರಿನಲ್ಲಿ) ಗಿಂತ ಅರ್ಧವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಇದೇ ರೀತಿಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು OH− ಅಯಾನುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಇದಕ್ಕೆ ಪಾಲಿಮರ್ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಯಾನು ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಯಾನು ವಿನಿಮಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಜಲಸಂಚಯನದ ಮೇಲೆ ಪಾಲಿಮರ್ನ ಅತಿಯಾದ ಊತಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಸಹವರ್ತಿ ನಷ್ಟಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಎ. ಇ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳಲ್ಲಿನ ನೀರಿನ ನಿರ್ವಹಣೆಯೂ ಒಂದು ಸವಾಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸಾಬೀತಾಗಿದೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಆಹಾರ ಅನಿಲಗಳ ತೇವಾಂಶವನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸುವುದರಿಂದ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ. ಪ್ರೋಟಾನ್ ಎಕ್ಸ್ಚೇಂಜ್ ಮೆಂಬ್ರೇನ್ ಅಲ್ಕಲೈನ್ ಇಂಧನ ಕೋಶ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ.