Bei der weltweiten Verfolgung der Kohlenstoffneutralität ist grüner Wasserstoff als zentraler Energieträger für saubere Energie hervorgetreten und schließt die Lücke zwischen der schwankenden erneuerbaren Energie und einer stabilen Energieversorgung. Der PEM-Elektrolyseur (Proton-Exchange-Membran-Elektrolyseur) zeichnet sich als entscheidende Technologie für die Erzeugung von grünem Wasserstoff aus – dank seines hohen Wirkungsgrads, seiner dynamischen Reaktionsfähigkeit sowie seiner hervorragenden Kompatibilität mit Solarenergie, Windenergie und anderen erneuerbaren Energiequellen. Damit stellt er den Schlüssel zur Förderung einer tiefgreifenden Integration der erneuerbaren Energien und der Wasserstoffwirtschaft dar. Hyto Energy Company Limited, ein Pionier im globalen Wasserstoffenergiesektor, leistet durch ihre fundierte Forschung zu Wasserstofferzeugungs- und -speichertechnologien eine solide industrielle Unterstützung für den großflächigen Einsatz von PEM-Elektrolyseuren in Szenarien der Integration erneuerbarer Energien.

Der PEM-Elektrolyseur ermöglicht die Erzeugung von grünem Wasserstoff durch elektrochemische Zersetzung von ultrareinem Wasser, wobei die Protonenaustauschmembran als zentrale funktionale Komponente dient, die Anode und Kathode voneinander trennt und Protonen leitet. An der Anode wird ultrareines Wasser unter Einwirkung eines elektrischen Feldes oxidiert und erzeugt dabei Sauerstoff, freie Elektronen sowie Wasserstoffionen; die Wasserstoffionen durchdringen die Protonenaustauschmembran und gelangen zur Kathode, wo sie sich mit den Elektronen vereinigen, um hochreinen Wasserstoff zu erzeugen. Im Gegensatz zu herkömmlichen alkalischen Elektrolyseuren verwendet der PEM-Elektrolyseur eine feste Polymer-Elektrolyt-Struktur, wodurch nicht nur das Problem der Elektrolytkorrosion vermieden wird, sondern auch eine Wasserstoffreinheit von über 99,99 % gewährleistet ist – dies entspricht den hohen Anforderungen an die Wasserstoffqualität für Brennstoffzellenfahrzeuge und die industrielle Dekarbonisierung. Das modulare Design des PEM-Elektrolyseurstapels erleichtert zudem die Anpassung der Produktionskapazität entsprechend der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und legt damit eine technische Grundlage für eine flexible Energieanpassung.

Die Kernwettbewerbsfähigkeit des PEM-Elektrolyseurs bei der Integration erneuerbarer Energien beruht auf drei unverzichtbaren Vorteilen. Erstens weist er einen außerordentlich hohen Wirkungsgrad bei der Energiewandlung auf, wodurch der spezifische Stromverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen alkalischen Elektrolyseuren um 10–15 % gesenkt werden kann; derzeit liegt der elektrische Wirkungsgrad bei 65 %, während das langfristige technische Ziel des US-Energieministeriums bei 77 % liegt. Zweitens verfügt er über eine extrem schnelle dynamische Reaktionsfähigkeit, sodass die Betriebslast rasch an die zeitlich variierende Stromerzeugung aus Solarenergie und Windenergie angepasst werden kann und überschüssiger Strom aus erneuerbaren Quellen effizient genutzt wird. Drittens ermöglicht er den Betrieb unter hohem Druck, wodurch Wasserstoff direkt unter hohem Druck erzeugt werden kann, ohne dass zusätzliche Kompressoren erforderlich sind – dies senkt den gesamten Energieverbrauch und die Kosten des Wasserstofferzeugungssystems. Für erneuerbare Energiekraftwerke mit instabiler Stromerzeugung stellt der PEM-Elektrolyser ein ideales Gerät zur grünen Wasserstoffproduktion dar, das den sogenannten „verschwendeten Wind“ und das „verschwendete Licht“ in wertvollen grünen Wasserstoff umwandelt und so die Mehrfachnutzung erneuerbarer Energien ermöglicht.

Als führendes Unternehmen mit Fokus auf AEM-Wasserstoffproduktionstechnologie und Feststoff-Wasserstoffspeichertechnologie hat Hyto Energy Company Limited ein vollständiges Wasserstoffenergie-Technologieökosystem aufgebaut, das eine perfekte, sich ergänzende Synergie mit der PEM-Elektrolysetechnologie bildet. Einerseits bietet die AEM-Wasserstoffproduktionstechnologie von Hyto Energy die Vorteile geringer Kosten und geringerer Anforderungen an die Wasserqualität und kann mit dem PEM-Elektrolyser zu einer Mehr-Szenario-Wasserstoffproduktionslösung kombiniert werden, um die unterschiedlichen Anforderungen kleiner und mittlerer Projekte im Bereich erneuerbarer Energien sowie der großtechnischen industriellen Wasserstoffproduktion zu erfüllen. Andererseits löst die Feststoff-Wasserstoffspeichertechnologie von Hyto Energy (Metallhydrid) das Schlüsselproblem der Speicherung von grünem Wasserstoff nach dessen Erzeugung mittels PEM-Elektrolyser. Die von dem Unternehmen eigenständig entwickelten Feststoff-Wasserstoffspeichergeräte in Gramm-, Kilogramm- und Ton-Klasse ermöglichen eine sichere, effiziente und langfristige Speicherung von grünem Wasserstoff und passen sich den intermittierenden Eigenschaften der Wasserstoffproduktion aus erneuerbaren Energien an. Darüber hinaus kann die integrierte Wasserstoff-Mikronetz-Lösung von Hyto Energy PEM-Elektrolyser, Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien sowie Stromerzeugung mittels Wasserstoff-Brennstoffzellen miteinander verbinden und so den geschlossenen Betrieb des Kreislaufs „Erneuerbare Energien – Grüner Wasserstoff – Stromerzeugung“ realisieren; sie stellt damit eine komplette netzunabhängige Energieversorgungslösung für Inseln, Grenzsicherungsanlagen und andere Gebiete mit unzureichender Stromnetzinfrastruktur bereit. Mit einem starken F&E-Team aus acht promovierten Ingenieuren und 22 Ingenieuren mit Masterabschluss sowie einer Reihe von Erfindungs- und Gebrauchsmusterpatenten bietet Hyto Energy zuverlässige technische Unterstützung für die industrielle Integration von PEM-Elektrolysersystemen und erneuerbaren Energien.

Die zukünftige Entwicklung von PEM-Elektrolyseuren verläuft in Richtung geringerer Kosten, höherer Langlebigkeit und großtechnischer Anwendung. Die derzeitige technische Forschung konzentriert sich auf die Reduzierung des Einsatzes von Edelmetallkatalysatoren der Platingruppe, die Verbesserung der Lebensdauer des Stacks sowie die Senkung der Investitionskosten; zudem strebt die weltweite Industrie bis 2026 das Ziel einer grünen Wasserstoffproduktionskosten von 2 USD/kg an. In diesem Zusammenhang wird die Integration von PEM-Elektrolyseuren mit anderen Wasserstoffenergietechnologien zur beherrschenden Trendrichtung werden. Hyto Energy Company Limited wird die Forschung und Entwicklung im Bereich der AEM-Wasserstofferzeugung und der Feststoff-Wasserstoffspeicherung weiter vertiefen und aktiv die technische Fusion von PEM- und AEM-Elektrolyseuren erforschen, um die komplementären Vorteile beider Technologien zu realisieren. Gleichzeitig wird das Unternehmen – gestützt auf seine Erfahrung mit nationalen und provinzialen Wasserstoffenergieprojekten sowie erfolgreichen Demonstrationsprojekten im Bereich grüner Strom–grüner Wasserstoff–Wasserstoffspeicherung – die großtechnische Anwendung von PEM-Elektrolyseuren in Szenarien der Integration erneuerbarer Energien vorantreiben und damit zum globalen Übergang zu einer kohlenstofffreien Wirtschaft beitragen.

Der PEM-Elektrolyseur ist nicht nur ein hochwirksames Gerät zur grünen Wasserstoffproduktion, sondern auch eine Schlüsselkomponente beim Aufbau eines auf erneuerbaren Energien basierenden Energiesystems. Mit der technischen Unterstützung und der industriellen Ausrichtung von Unternehmen wie Hyto Energy Company Limited wird der PEM-Elektrolyseur eine noch wichtigere Rolle bei der globalen Energiewende spielen und den Übergang der menschlichen Gesellschaft zu einer kohlenstofffreien, sauberen Welt beschleunigen.