Стратегическият фокус на Enapter върху Anion Exchange Membrane (AEM) технологията

Ролята на AEM във видението на Enapter за зелен водород

Enapter разчита в голяма степен на технологията с анионна размяна (AEM) за своя подход за ефективно производство на зелен водород чрез електролиза на вода. Това, което прави AEM специална, е комбинирането на достъпната цена на традиционните алкални системи с възможността за по-стабилна работа при различни условия, подобно на PEM системите. Тази комбинация позволява по-добро мащабиране заедно с възобновяеми източници на енергия, което има голямо значение, тъй като според данни на МЕА от миналата година водородът потенциално може да осигури около 18% от глобалните енергийни нужди до 2050 г. Продукти като AEM Flex 120 наистина ускоряват нещата, тъй като се предлагат в модулни части, които лесно се сглобяват, което значително опростява изграждането на водородна инфраструктура в промишлен мащаб без прекомерни разходи.

Позицията на Enapter на глобалния пазар за AEM електролиза

Прогнози за пазара предвиждат, че световният сектор на AEM електролизата ще достигне около 1,2 милиарда долара до 2033 година, като расте с приблизително 9 процента всяка година според последните отраслови доклади от 2023 година. В момента Enapter контролира между 12 и 15 процента от този нишов пазар благодарение на собствената си технология за мембранно-електроден асемблиране, комбинирана с оптимизирани производствени методи. По-голямата част от търсенето идва от Азиатско-тихоокеанския регион, който отчита около 40 процента от общите продажби, предимно поради големите инвестиции във водородна инфраструктура в Китай. Междувременно в Европа компаниите се насочват към по-малки проекти, като водородни заправки за превозни средства. Чрез партньорства с оператори на слънчеви и вятърни ферми, Enapter играе ключова роля за постигане на амбициозните екологични цели, по-специално целта, поставена от международни организации, да се произвеждат 110 милиона тона чист водород годишно до края на това десетилетие.

Интеграция на AEM с катализатори без платинова група за икономично производство на водород

Замяната на скъпите метали от платиновата група с никел-желязни катализатори позволи на Enapter да намали разходите за материали с приблизително 60 до 70 процента, като запази ефективността на системата на около 75% до 78%. Като се има предвид най-новата им технология за мембрани, тези устройства могат да достигнат плътност на тока от около 2 ампера на квадратен сантиметър при само 1,8 волта, използвайки материали, които всъщност са доста често срещани в природата. Това е значително увеличение с 35% в сравнение с първото поколение модели. Какво означава това за приложения в реалния свят? Ами, това води до понижаване на цената за производство на водород под три долара на килограм при идеални условия, което отваря възможности за индустрии, желаещи да намалят въглеродните си емисии, без да разчитат на държавни субсидии. Освен това, цялата инсталация работи добре с възобновяеми източници като слънчеви панели и вятърни турбини. Дори когато не постъпва достатъчно енергия от тези източници, системата продължава да работи гладко, без прекъсвания.

Производителност и ефективност на AEM електролизните системи на Enapter без прециозни метали

Печалби в ефективността чрез използване на катализатори от непрециозни метали в AEM системи

Електролизерите на Enapter без PGM работят с около 8 до 12 процента по-ефективно от старите алкални системи, според изследване, публикувано в „International Journal of Hydrogen Energy“ през 2023 година. Този прираст идва от специалните им катализатори от никел и желязо, които поддържат волтажна ефективност над 74% дори при работа с 1 А на квадратен сантиметър. Какво прави тези катализатори толкова добри? Те намаляват разходите с около 90% в сравнение със скъпите PEM системи, които изискват големи количества иридий и платина. Също така се случват интересни неща и с оксидите на кобалт и манган — те всъщност понижават поляризационното напрежение с 180 миливолта в сравнение с обикновените алкални електроди. И ето нещо наистина практично: конструкцията на Enapter се деградира четири пъти по-бавно от PEM стековете по време на циклична работа (стартиране и спиране). Това означава, че тези електролизери по-добре понасят промените в доставката на възобновяема енергия от източници като слънчеви панели и вятърни турбини, без да се повреждат толкова бързо.

Йонообменна способност и механична якост в тънкослойни AEM

Тънките филмови AEM на Enapter имат дебелина между 40 и 60 микрометра и постигат висока йонна разменна способност под 3,2 mmol на грам при изключителна якост на опън над 30 MPa. Тази комбинация осигурява клетки, които са едновременно малки и достатъчно здрави за приложение в реални условия. При тестване в продължение на 8000 часа при 80 градуса Целзий в алкална среда, тези мембрани запазват около 93% от първоначалната си проводимост. Това представлява значително подобрение с 25% в сравнение с по-ранни версии на AEM технологии, както сочи проучване, публикувано миналата година в Materials Today Energy. Специалната им техника за напречно свързване ограничава набъбването до по-малко от 15%, дори при излагане на концентрирани разтвори на калиев хидроксид. В резултат на това те запазват формата и цялостта си дори при налягане до 50 бара. Всички тези характеристики позволяват плътността на мощността в стаковете да надхвърли 4,5 вата на квадратен сантиметър, което е с около 40% по-добро в сравнение с първите прототипни модели.

Проектиране и индустриално увеличаване на системи за електролиза с нулев разстояние AEM

Инженерни компактни архитектури за електролизьори с висока ефективност

Enapter е разработила електролизьор с нулев разстояние AEM, който постига около 85% ефективност на стака благодарение на изключително тънки мембрани с дебелина под 100 микрона, както и добре оптимизирани каталитични слоеве. Тази конфигурация намалява йонното съпротивление с около 40% в сравнение с обикновените алкални системи, според проучване на Институт Фраунхофер от 2024 г. Още повече отличава тази технология е специалният дизайн на канали за течение, който успява да поддържа впечатляващи плътности на тока при 2 волта, без да позволява прекомерно преминаване на газ между отделните камери. Цялата система поддържа нива на преминаване на газ под 2%, като заема приблизително с 30% по-малко пространство в сравнение с аналогичните PEM системи на пазара днес.

Модулно проектиране и мащабируемост за търговеско внедряване

Стандартизирани модули от 1 MW AEM позволяват мащабиране до няколко MW инсталации, тъй като използват тези пресовани биполярни плочи заедно с автоматизирана сглобка за слоевете за дифузия на газ. Като анализираме полеви данни от реални пилотни внедрявания, виждаме около 92 процента време на работа в продължение на 12 хиляди работни часа. Интересното е колко бързо реагират тези системи — максимум около петнадесет минути при промени в доставката на възобновяема енергия. Когато говорим за по-големи проекти, например над 10 MW, разходите намаляват значително. Капиталовите разходи сега са около 500 долара за kW, което представлява сериозно понижение в сравнение с показателите от 2022 година според доклади на Съвета за водород от миналата година.

Кейс Стъди: Интеграция на многостепенов електролизьор AEM в европейски проекти

В района на Рейнланд-Пфалц в Германия има обект с мощност 4,8 мегавата, който комбинира дванадесет AEM системи по 400 киловата с вече съществуващи биогазови инсталации. Тази конфигурация произвежда около 650 тона зелен водород годишно и го прави с експлоатационни разходи, които са около половината от тези при традиционните алкални методи. Заводът притежава и специална хибридна система за охлаждане, която намалява консумацията на вода до 60 процента. Предпазни клапани, разположени по ръбовете, предотвратяват изсъхването на мембраните, когато системата работи с по-ниска от пълната мощност, което удължава живота на цялата инсталация без чести нужди от поддръжка или смяна на части.

Често задавани въпроси

Какво е специалното в AEM технологията, използвана от Enapter?

AEM технологията на Enapter комбинира достъпната цена на традиционните алкални системи с експлоатационните предимства на протонобменните мембрани (PEM), осигурявайки по-добра мащабируемост с възобновяеми енергийни източници.

Как технологията за електролиза с AEM на Enapter допринася за икономичното производство на водород?

Като използва катализатори от неблагородни метали, като никел и желязо, вместо скъпите метали от платиновата група, Enapter значително е намалил разходите за материали, като запазва ефективността на системата на около 75% до 78%.

Какви са предимствата на електролизьорите на Enapter без метали от платиновата група (PGM)?

Електролизьорите на Enapter без метали от платиновата група показват подобрена ефективност, по-ниски разходи и по-добра издръжливост в сравнение с традиционните алкални системи, което ги прави подходящи за работа с променливата природа на възобновяемите източници на енергия.

До каква степен са мащабируеми системите за AEM електролиза на Enapter?

Модулният дизайн и стандартизираните 1 MW AEM модули на Enapter позволяват мащабируеми инсталации, което дава възможност на проекти да достигнат няколко мегавата и да спестят капитали чрез по-ниски капитали и ефективна експлоатация.