Enapters strategiske fokus på anionbyttmembran (AEM) -teknologi

Rollen for AEM i Enapters vision for grøn brint

Enapter er stærkt afhængig af anionbyttemembran (AEM) teknologi i deres tilgang til effektiv fremstilling af grønt brint via vande elektrolyse. Det, der gør AEM specielt, er, at det kombinerer prisvenligheden i ældre alkaliske systemer med en ydeevne, der kommer tæt på PEM-systemer, når det gælder stabil drift under forskellige forhold. Denne kombination muliggør bedre skalerbarhed sammen med vedvarende energikilder, hvilket er særlig vigtigt, da brint ifølge IEA's data fra sidste år potentielt kan dække omkring 18 % af den globale energibehov i 2050. Produkter som AEM Flex 120 hjælper virkelig med at fremskynde processen, da de leveres i modulære dele, der nemt samles, hvilket gør det meget lettere at opbygge brintinfrastruktur i industriel skala uden overdrevent store omkostninger.

Enapters position på det globale AEM-elektrolysemarked

Markedsfremskrivninger forudsiger, at den globale AEM-elektrolyse-sektor vil nå op på omkring 1,2 milliarder USD i 2033, med en årlig vækst på cirka 9 procent ifølge nyere brancherapporter fra 2023. Enapter har i øjeblikket en markedsandel på mellem 12 og 15 procent af dette specialiserede marked, takket være deres proprietære membran-elektrode-teknologi kombineret med effektiviserede produktionsmetoder. Den største efterspørgsel kommer fra Asien-Stillehavs-området, som står for omkring 40 procent af den samlede salgsvolumen, primært på grund af de store investeringer i brintinfrastruktur i Kina. I Europa fokuserer virksomhederne derimod mere på mindre projekter, såsom brændstofopfyldningsstationer til køretøjer. Ved at samarbejde med sol- og vindmølleoperatører spiller Enapter en central rolle i at hjælpe lande med at opfylde ambitiøse miljømål, især det mål, som internationale organer har sat, om at producere 110 millioner ton grøn brint årligt inden årtiets udgang.

Integration af AEM med katalysatorer uden ædle metaller til omkostningseffektiv brintproduktion

At udskifte de dyre platinmetaller med nikkel-jern-katalysatorer har gjort det muligt for Enapter at reducere materialeomkostningerne med cirka 60 til måske 70 procent, samtidig med at systemets effektivitet holdes på omkring 75 % til 78 %. Set i lyset af deres nyeste membranteknologi kan disse systemer opnå en stømtdensitet på cirka 2 ampere pr. kvadratcentimeter ved kun 1,8 volt, når der anvendes materialer, som faktisk er ret almindelige i naturen. Det er en solid stigning på 35 % i forhold til deres første generationsmodeller. Hvad betyder dette for praktiske anvendelser? Det fører til, at omkostningerne ved produktion af brint falder under tre dollar pr. kilo under ideelle forhold, hvilket åbner op for muligheder inden for industrier, der ønsker at reducere deres CO2-udledning uden at være afhængige af statsstøtte. Desuden fungerer hele systemet godt sammen med vedvarende energikilder som solpaneler og vindmøller. Selv når der ikke kommer nok strøm fra disse kilder, fortsætter systemet med at fungere problemfrit.

Ydelse og effektivitet af Enapters PGM-frie AEM-elektrolyseanlæg

Effektivitetsgevinster ved brug af ikke-ædle metal katalysatorer i AEM-systemer

PGM-frie AEM-elektrolyseanlæg fra Enapter fungerer cirka 8 til 12 procent bedre end ældre alkaniske systemer, ifølge forskning offentliggjort i International Journal of Hydrogen Energy tilbage i 2023. Denne forbedring skyldes deres specielle nikkel-jern-katalysatorer, som holder spændingseffektiviteten over 74 %, selv når de kører ved 1 A pr. kvadratcentimeter. Hvad gør disse katalysatorer så gode? De reducerer omkostningerne med omkring 90 % i forhold til de dyrere PEM-systemer, som kræver store mængder iridium og platin. Der sker også nogle interessante ting med kobolt-mangan-oxider – de formår faktisk at sænke overpotentialet med 180 millivolt i forhold til almindelige alkaniske elektroder. Og her er noget rigtig praktisk: Enapters design nedbrydes kun en fjerdedel så hurtigt som PEM-stablet under start-stop-drift. Det betyder, at disse elektrolyseanlæg klarener vedvarende energikilder som solpaneler og vindmøller meget bedre uden at bryde ned lige så hurtigt.

Ionbyttekapacitet og mekanisk styrke i tyndfilm AEM

De tyndfilm AEM-membraner fra Enapter er mellem 40 og 60 mikrometer tykke og kombinerer imponerende ionbyttekapacitet under 3,2 mmol per gram med en bemærkelsesværdig trækstyrke på over 30 MPa. Denne kombination resulterer i celler, der både er små og robuste nok til praktiske anvendelser. Når de testes i 8.000 timer uden afbrydelse ved 80 grader Celsius i et alkalisk miljø, bevarer disse membraner stadig omkring 93 % af deres oprindelige ledningsevne. Det svarer til en solid forbedring på 25 % i forhold til tidligere versioner af AEM-teknologi, ifølge forskning offentliggjort i Materials Today Energy sidste år. Deres specielle tværbindingsteknik holder svulmningen under 15 %, selv når de udsættes for koncentrerede kaliumhydroxid-løsninger. Som resultat bevarer de deres form og integritet, selv under trykforskelle på op til 50 bar. Alle disse egenskaber gør det muligt at nå stakkeffekttætheder over 4,5 watt per kvadratcentimeter, hvilket er cirka 40 % bedre end hvad der var muligt med de første prototype-modeller.

Design og industrielt opskalering af nul-gap AEM-elektrolysesystemer

Udvikling af kompakte, højeffektive elektrolysearkitekturer

Enapter har udviklet en nul-gap AEM-elektrolyse, der opnår en stakkeffektivitet på omkring 85 % takket være meget tynde membraner under 100 mikron samt nogle intelligent optimerede katalysatorlag. Denne opbygning reducerer den ioniske modstand med cirka 40 % i forhold til almindelige alkaliske systemer, ifølge forskning fra Fraunhofer Institute fra 2024. Hvad der gør denne teknologi endnu mere fremtrædende, er dens specielle strømfeltdesign, som formår at opretholde imponerende strømtætheder ved 2 volt, uden at lade for meget gas krydse over mellem kamre. Hele systemet holder sig under 2 % gasoversvømning og fylder ca. 30 % mindre end lignende PEM-systemer på markedet i dag.

Modulært design og skalerbarhed til kommerciel implementering

De standardiserede 1 MW AEM-moduler gør det muligt at skalerer op til flere MW-installationer, da de anvender disse press-fit bipolarplader sammen med automatiseret montage af gasdiffusionslagene. Ud fra feltdata fra faktiske pilotinstallationer ser vi en disponibilitet på cirka 92 procent over 12.000 driftstimer. Det interessante er også, hvor hurtigt disse systemer reagerer – maksimalt omkring femten minutter, når der sker ændringer i forsyningen af vedvarende energi. Når man taler om større projekter, f.eks. over 10 MW, er omkostningerne faldet betydeligt. Kapitaludgifterne ligger nu på cirka 500 USD per kW, hvilket repræsenterer et ret betydeligt fald i forhold til niveauet i 2022 ifølge Hydrogen Councils rapporter fra sidste år.

Casestudie: Integration af fler-stak AEM-elektrolyseanlæg i europæiske projekter

I Rheinland-Pfalz i Tyskland findes en 4,8 megawatt facilitet, der kombinerer tolv 400 kilowatt AEM-stable med allerede eksisterende biogassystemer. Denne opstilling producerer omkring 650 tons grønt brint årligt, og det gør den med driftsomkostninger, der er cirka halvt så høje som traditionelle alkaliske metoder. Anlægget har også et specielt hybridkølesystem, der reducerer vandforbruget med op til 60 procent. Sikkerhedsventiler placeret langs kanterne hjælper med at forhindre membraner i at tørre ud, når systemet kører med mindre end fuld kapacitet, hvilket gør, at hele driften varer længere uden behov for hyppig vedligeholdelse eller udskiftning af reservedele.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er særligt ved AEM-teknologien, som Enapter bruger?

Enapters AEM-teknologi kombinerer de lave omkostninger ved traditionelle alkaliske systemer med de operationelle fordele ved protonudvekslingsmembraner (PEM), hvilket giver bedre skalerbarhed med vedvarende energikilder.

Hvordan bidrager Enapters AEM-elektrolyseteknologi til omkostningseffektiv brintproduktion?

Ved at anvende ikke-ædle metalkatalysatorer såsom nikkel-jern i stedet for dyre platingruppemetaller har Enapter markant reduceret materialeomkostningerne, samtidig med at systemets effektivitet opretholdes på ca. 75 % til 78 %.

Hvad er fordelene ved Enapters PGM-frie elektrolysører?

Enapters PGM-frie elektrolysører udviser forbedret effektivitet, lavere omkostninger og bedre holdbarhed i forhold til traditionelle alkaliske systemer, hvilket gør dem velegnede til at håndtere den varierende natur af vedvarende energikilder.

Hvor skalerbare er Enapters AEM-elektrolysersystemer?

Enapters modulære design og standardiserede 1 MW AEM-moduler muliggør skalerbare installationer, hvilket gør det muligt for projekter at nå flere megawatt og drage fordel af reducerede kapitaludgifter og effektiv drift.