एनाप्टर का एनायन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (AEM) प्रौद्योगिकी पर रणनीतिक फोकस

एनाप्टर के हरित हाइड्रोजन दृष्टिकोण में AEM की भूमिका

एनएप्टर जल इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से हरित हाइड्रोजन को कुशलता से बनाने के अपने दृष्टिकोण के लिए एनायन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (AEM) तकनीक पर भारी निर्भरता रखता है। AEM की विशेषता यह है कि यह पुरानी किस्म की एल्कलाइन प्रणालियों की किफायतीपन को PEM के समान स्थितियों में चिकनाई से चलने की क्षमता के साथ जोड़ती है। यह संयोजन नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के साथ बेहतर स्केलिंग की अनुमति देता है, जो इसलिए बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि आईईए के पिछले साल के आंकड़ों के अनुसार 2050 तक हाइड्रोजन वैश्विक ऊर्जा आवश्यकताओं का लगभग 18% प्रदान कर सकती है। AEM फ्लेक्स 120 जैसे उत्पाद चीजों को तेजी से आगे बढ़ाने में मदद करते हैं क्योंकि वे मॉड्यूलर टुकड़ों में आते हैं जो बस एक-दूसरे में क्लिक हो जाते हैं, जिससे बहुत कम लागत पर औद्योगिक स्तर पर हाइड्रोजन बुनियादी ढांचे के निर्माण को बहुत आसान बना देता है।

वैश्विक AEM इलेक्ट्रोलिसिस बाजार में एनएप्टर की स्थिति

बाजार पूर्वानुमानों के अनुसार, विश्व स्तर पर AEM इलेक्ट्रोलिसिस क्षेत्र 2033 तक लगभग 1.2 बिलियन डॉलर का होने की उम्मीद है, जो 2023 की हालिया उद्योग रिपोर्टों के अनुसार प्रति वर्ष लगभग 9 प्रतिशत की दर से विस्तार कर रहा है। एनएप्टर वर्तमान में अपनी स्वामित्व वाली मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड तकनीक और सुगम उत्पादन विधियों के कारण इस निचले बाजार का लगभग 12 से 15 प्रतिशत हिस्सा हासिल कर रहा है। अधिकांश मांग एशिया-प्रशांत क्षेत्र से आती है, जो कुल बिक्री का लगभग 40 प्रतिशत हिस्सा बनाता है, जिसका प्रमुख कारण चीन में हाइड्रोजन बुनियादी ढांचे में विशाल निवेश है। इस बीच यूरोप में, कंपनियां वाहनों के लिए हाइड्रोजन ईंधन भरने के स्टेशनों जैसी छोटे पैमाने की परियोजनाओं पर अधिक ध्यान केंद्रित कर रही हैं। सौर और पवन फार्म ऑपरेटरों के साथ साझेदारी करके, एनएप्टर देशों को इस दशक के अंत तक प्रति वर्ष 110 मिलियन टन स्वच्छ हाइड्रोजन उत्पादन करने के लक्ष्य को प्राप्त करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है, जो अंतरराष्ट्रीय निकायों द्वारा निर्धारित किया गया है।

लागत-कुशल हाइड्रोजन उत्पादन के लिए एईएम का पीजीएम-मुक्त उत्प्रेरकों के साथ एकीकरण

महंगी प्लैटिनम समूह की धातुओं को निकल-लौह उत्प्रेरकों से बदलने से एनएप्टर को सामग्री की लागत में लगभग 60 से 70 प्रतिशत तक की कमी आई है, जबकि इसने सिस्टम दक्षता को लगभग 75% से 78% के आसपास बनाए रखा है। उनकी नवीनतम झिल्ली तकनीक को देखते हुए, प्राकृतिक रूप से बहुतायात में उपलब्ध सामग्री का उपयोग करते हुए ये चीजें केवल 1.8 वोल्ट पर लगभग 2 ऐम्पीयर प्रति वर्ग सेंटीमीटर की धारा घनत्व प्राप्त कर सकती हैं। यह पहली पीढ़ी के मॉडलों की तुलना में लगभग 35% अधिक है। व्यवहारिक अनुप्रयोगों के लिए इसका क्या अर्थ है? यह आदर्श परिस्थितियों में हाइड्रोजन उत्पादन की लागत को प्रति किलोग्राम तीन डॉलर से कम कर देता है, जिससे उद्योगों के लिए कार्बन उत्सर्जन कम करने की संभावनाएं खुलती हैं, बिना सरकारी सब्सिडी पर निर्भरता के। इसके अलावा, पूरी व्यवस्था सौर पैनलों और पवन टर्बाइन जैसे नवीकरणीय स्रोतों के साथ अच्छी तरह काम करती है। यहां तक कि जब इन स्रोतों से पर्याप्त बिजली प्राप्त नहीं होती है, तब भी सिस्टम कोई रुकावट के बिना सुचारू रूप से चलता रहता है।

एनाप्टर के PGM-मुक्त AEM इलेक्ट्रोलाइज़र का प्रदर्शन और दक्षता

AEM सिस्टम में गैर-मूल्यवान धातु उत्प्रेरकों का उपयोग करके दक्षता में वृद्धि

इंटरनेशनल जर्नल ऑफ हाइड्रोजन एनर्जी में 2023 में प्रकाशित अनुसंधान के अनुसार, एनएप्टर के PGM-मुक्त AEM इलेक्ट्रोलाइज़र पुराने स्कूल के एल्कलाइन सिस्टम की तुलना में लगभग 8 से 12 प्रतिशत बेहतर काम करते हैं। यह बढ़ोतरी उनके विशेष निकल लौह उत्प्रेरकों के कारण होती है, जो 1 एम्पीयर प्रति वर्ग सेंटीमीटर पर संचालित होने पर भी वोल्टेज दक्षता को 74% से ऊपर बनाए रखते हैं। इन उत्प्रेरकों को इतना अच्छा क्या बनाता है? वे इरिडियम और प्लैटिनम की भारी मात्रा की आवश्यकता वाली महंगी PEM प्रणालियों की तुलना में लगभग 90% तक लागत कम कर देते हैं। कोबाल्ट मैंगनीज ऑक्साइड के साथ भी कुछ दिलचस्प चीजें होती हैं—वे नियमित एल्कलाइन इलेक्ट्रोड की तुलना में ओवरपोटेंशियल को 180 मिलीवोल्ट तक कम कर देते हैं। और यहाँ एक बहुत व्यावहारिक बात है: बंद-शुरू के संचालन के दौरान Enapter की डिज़ाइन केवल PEM स्टैक्स के एक चौथाई दर से घटती है। इसका अर्थ है कि ये इलेक्ट्रोलाइज़र सौर पैनलों और पवन टर्बाइनों जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के उतार-चढ़ाव को बिना जल्दी खराब हुए बेहतर ढंग से संभालते हैं।

पतली फिल्म AEM में आयन विनिमय क्षमता और यांत्रिक शक्ति

एनप्टर की पतली फिल्म AEMs की मोटाई 40 से 60 माइक्रोमीटर के बीच होती है और यह 3.2 mmol प्रति ग्राम से कम आयन विनिमय क्षमता को 30 MPa से अधिक की उल्लेखनीय तन्य शक्ति के साथ संयोजित करने में सक्षम है। इस संयोजन के कारण सेल छोटे और मजबूत दोनों होते हैं, जो वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाते हैं। 80 डिग्री सेल्सियस पर 8,000 घंटे तक क्षारीय वातावरण में लगातार परीक्षण करने पर, इन झिल्लियों में अपनी मूल चालकता का लगभग 93% बनाए रखने की क्षमता होती है। पिछले वर्ष Materials Today Energy में प्रकाशित शोध के अनुसार, यह AEM तकनीक के पिछले संस्करणों की तुलना में एक मजबूत 25% वृद्धि का प्रतिनिधित्व करता है। उनकी विशेष क्रॉस लिंकिंग तकनीक सांद्र पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड घोल के संपर्क में आने पर भी स्वेलिंग को 15% से कम रखती है। परिणामस्वरूप, यह 50 बार तक के दबाव में भी अपने आकार और अखंडता को बनाए रखता है। इन सभी विशेषताओं के कारण स्टैक शक्ति घनत्व 4.5 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर से अधिक तक पहुंच जाता है, जो पहले प्रोटोटाइप मॉडलों की तुलना में लगभग 40% बेहतर है।

शून्य-अंतराल AEM इलेक्ट्रोलाइज़र प्रणालियों के डिज़ाइन और औद्योगिक स्तर पर उत्पादन का विस्तार

कॉम्पैक्ट, उच्च दक्षता वाले इलेक्ट्रोलाइज़र आर्किटेक्चर का इंजीनियरिंग

एनएप्टर ने एक शून्य अंतराल AEM इलेक्ट्रोलाइज़र विकसित किया है जो 100 माइक्रोन से कम मोटाई वाली बहुत पतली झिल्लियों और कुछ चतुरतापूर्वक अनुकूलित उत्प्रेरक परतों के कारण लगभग 85% ढेर दक्षता तक पहुँच जाता है। 2024 में फ्रौनहॉफर संस्थान के अनुसंधान के अनुसार, इस सेटअप से सामान्य क्षारीय प्रणालियों की तुलना में आयनिक प्रतिरोध में लगभग 40% की कमी आती है। इस प्रौद्योगिकी को और भी अधिक उल्लेखनीय बनाता है उनका विशेष प्रवाह क्षेत्र डिज़ाइन, जो कक्षों के बीच बहुत अधिक गैस के पार होने की अनुमति दिए बिना 2 वोल्ट पर प्रभावशाली धारा घनत्व बनाए रखने में सक्षम है। पूरी प्रणाली आज बाजार में उपलब्ध समान PEM प्रणालियों की तुलना में लगभग 30% कम स्थान लेते हुए कक्षों के बीच गैस के पार होने की दर 2% से कम बनाए रखती है।

व्यावसायिक तैनाती के लिए मॉड्यूलर डिज़ाइन और स्केलेबिलिटी

मानकीकृत 1MW AEM मॉड्यूल कई MW स्थापनाओं तक बढ़ने की संभावना प्रदान करते हैं क्योंकि इनमें गैस डिफ्यूजन परतों के लिए स्वचालित असेंबली के साथ ये प्रेस फिट बाइपोलर प्लेट्स शामिल होती हैं। वास्तविक पायलट तैनाती के क्षेत्र डेटा को देखते हुए, 12 हजार संचालन घंटों में लगभग 92 प्रतिशत तक उपयोग का समय देखा गया है। जो दिलचस्प बात है वह है कि इन प्रणालियों की प्रतिक्रिया कितनी तेज़ है - नवीकरणीय ऊर्जा आपूर्ति में बदलाव आने पर अधिकतम लगभग पंद्रह मिनट के भीतर। जब बड़ी परियोजनाओं की बात आती है, मान लीजिए 10MW से अधिक कोई भी परियोजना, तो लागत में काफी कमी आई है। पूंजीगत व्यय अब प्रति kW लगभग $500 के आसपास है, जो कि हाइड्रोजन काउंसिल की पिछले साल की रिपोर्टों के अनुसार 2022 में देखे गए स्तर की तुलना में काफी महत्वपूर्ण गिरावट को दर्शाता है।

केस अध्ययन: यूरोपीय परियोजनाओं में बहु-स्टैक AEM इलेक्ट्रोलाइज़र एकीकरण

जर्मनी के राइनलैंड-पलाटिनेट क्षेत्र में, एक 4.8 मेगावाट सुविधा है जो बारह 400 किलोवाट AEM स्टैक्स को पहले से मौजूद बायोगैस प्रणालियों के साथ जोड़ती है। यह व्यवस्था प्रति वर्ष लगभग 650 टन हरित हाइड्रोजन का उत्पादन करती है, और इसकी संचालन लागत पारंपरिक एल्कलाइन विधियों की तुलना में लगभग आधी होती है। संयंत्र में एक विशेष संकर शीतलन प्रणाली भी है जो जल उपभोग को 60 प्रतिशत तक कम कर देती है। सिस्टम के किनारों पर स्थित सुरक्षा वाल्व मेम्ब्रेन को सूखने से बचाते हैं जब सिस्टम पूर्ण क्षमता से कम पर संचालित होता है, जिससे बार-बार रखरखाव या प्रतिस्थापन भागों की आवश्यकता के बिना पूरे संचालन का जीवनकाल बढ़ जाता है।

सामान्य प्रश्न

एनएप्टर द्वारा उपयोग की जाने वाली AEM तकनीक के बारे में क्या विशेष है?

एनएप्टर की AEM तकनीक पारंपरिक एल्कलाइन प्रणालियों की कम लागत को प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (PEM) के संचालन लाभों के साथ जोड़ती है, जो नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के साथ बेहतर स्केलेबिलिटी प्रदान करती है।

एनाप्टर की AEM इलेक्ट्रोलिसिस प्रौद्योगिकी लागत-प्रभावी हाइड्रोजन उत्पादन में कैसे योगदान देती है?

महंगे प्लैटिनम समूह की धातुओं के बजाय निकल लौह जैसे गैर-कीमती धातु उत्प्रेरकों का उपयोग करके, एनाप्टर ने प्रणाली की दक्षता को लगभग 75% से 78% पर बनाए रखते हुए महत्वपूर्ण रूप से सामग्री लागत कम कर दी है।

एनाप्टर के PGM-मुक्त इलेक्ट्रोलाइज़र के क्या लाभ हैं?

पारंपरिक एल्कलाइन प्रणालियों की तुलना में एनाप्टर के PGM-मुक्त इलेक्ट्रोलाइज़र में बेहतर दक्षता, कम लागत और बेहतर टिकाऊपन देखा जाता है, जो उन्हें अक्षय ऊर्जा स्रोतों की परिवर्तनशील प्रकृति को संभालने के लिए उपयुक्त बनाता है।

एनाप्टर के AEM इलेक्ट्रोलाइज़र प्रणाली कितनी मापने योग्य हैं?

एनाप्टर के मॉड्यूलर डिज़ाइन और मानकीकृत 1MW AEM मॉड्यूल स्केलेबल स्थापना की अनुमति देते हैं, जिससे परियोजनाएं कई मेगावाट तक पहुंच सकती हैं और पूंजीगत व्यय में कमी तथा कुशल संचालन के लाभ प्राप्त कर सकती हैं।