Hyto AEM электролизерінің негізгі технологиясы мен инновацияларын түсіну

Үшінші буын hyto AEM электролизерінің пайда болуы

AEM немесе Анион алмасу мембранасы электролизерлері су бөлу технологиясындағы негізгі жетістік болып табылады және ескірген сілтілік жүйелер мен жаңа PEM немесе Протон алмасу мембранасы тәсілдерінің арасында орналасқан. PEM модельдері қымбат платина негізіндегі катализаторларды қажет ететін болса, гето AEM нұсқасы гидроксид иондарын арнайы мембраналар арқылы жылжыту арқылы әрекет етеді. 2023 жылғы өнеркәсіптік деректер бұл қондырғылардың дәлдігі 75-85 пайызға жететінін және дәстүрлі сілтілік жүйелерге қарағанда әлдеқайда салқын, әдетте 40-80 градус Цельсий аралығында жұмыс істей алатынын көрсетті. Төменгі жылу талабы оларды температура бақылауы маңызды болып табылатын кейбір қолданыстар үшін өте тартымды етіп жасайды.

AEM электролизерлерінің және дәстүрлі сілтілік жүйелердің жұмыс істеу механизмдері

Әр екі технологияда да сілтілі электролиттер қолданылса да, AEM жүйелері сұйық электролиттердің орнына қатты полимерлік мембранамен бөлінетін электродтарды пайдаланады. Бұл конструкция коррозияға ұшырайтын калий гидроксиді ерітінділерін жояды, жөндеу шығындарын 30%-ға дейін азайтып, сондай-ақ газ тазалығын (сутегінің 99,99%) арттырады.

Hyto AEM Электролизер жүйелеріндегі Қымбат Емес Металл катализаторларының қолданылуы

hyto жетістігі иридий сияқты қымбат металдарды никель-темір катализаторларымен ауыстыруда. Соңғы зерттеулер бұл альтернативті шешімдердің материалдық шығындарды 95% азайтса да, салыстырмалы белсенділігін (10%-дан аспайтын өнімділік төмендеуі) қамтамасыз ететінін көрсетті, бұл PEM технологиясының негізгі экономикалық кедергілерінің біріне шешім береді.

Hyto AEM-дегі Нөлдік саңылау конфигурациясы және оның әсер ететін тиімділігі

Нөл саңылаулы ұяшықтар архитектурасы электродтар арасындағы иондық кедергіні азайтып, әдеттегі сілтілік қосылыстарға қарағанда тиімділігін 15% арттырады. 2023 жылғы TechBriefs талдауы осындай конфигурацияның энергия шығынын 3,9 кВтсағ/Nm³ дейін төмендететінін, материалдық шығындардың қосымша құнынсыз PEM өнімдеріне жақын екенін растайды.

Бұл гибридтік тәсіл сілтілік заттың құнын және PEM-нің масштабтау мүмкіндігін біріктіреді, сонымен қатар гидрото AEM ауқымды жаңартылатын сутегі жобалары үшін тиімді шешім болып табылады.

Салыстырмалы талдау: гидрото AEM және PEM электролизер технологиялары

AEM мен PEM электролизерлерінің конструкциясы мен жұмыс істеуіндегі айырмашылықтар

Hyto AEM электролизерлері PEM жүйелерінен конструкциясы және жұмыс істеу принципі бойынша ерекшеленеді. PEM модельдері әдетте қымбат платина тобының катализаторларымен қоса протон өткізгіш қышқылдық мембраналарға тәуелді. Басқа жағынан, AEM технологиясы гидроксид иондарын қозғалтатын арнайы сілтілік тұрақты анион алмасу мембраналарын пайдаланады. Осы негізгі айырмашылықтарға байланысты hyto AEM құрылғылары платиналы металдардың қымбат бағасына сүйенбей, никель сияқты арзан материалдарды катализатор ретінде қолдануға мүмкіндік алады. PEM жүйелерінен ауысқан кезде материалдардың құны шамамен 40 пайызға дейін төмендейді. Біз осы екі әдіс арасындағы негізгі айырмашылықтарды көрсететін салыстыру кестесін дайындап шықтық.

Гиото АЕМ және РЕМ электролизер жүйелерінде материалдардың үйлесімділігі

Гиото АЕМ электролизерлері сілтілі ортада жұмыс істейтіндіктен арзан шыны түрлерімен жақсы жұмыс істейді. АЛМ жүйелері қымбат титан орнына қышқылды ортаны ылғалдайтын қымбат титан қажет. Материалдар айырмашылығы ғана орташа көлемдегі жобаларды іске қосқанда 150 АҚШ долларына дейін үнемдеуі мүмкін. АЕМ технологиясының тағы бір үлкен артықшылығы - ол ПЕМ сияқты сирек кездесетін платина тобындағы металдарға тәуелді емес. Осындай қымбат металдар тізбектей тасымалдау процесстерінде әртүрлі проблемалар туғызады, оны өндірушілер қазіргі жағдайда болдырмауға тырысады, өйткені әлемдік нарықтар бәрі болжамсыз болып келеді.

Гиото АЕМ және РЕМ арасындағы ток тығыздығы мен пайдалы әрекет коэффициентін салыстыру

PEM электролизерлер жоғары ток тығыздығын (2–3 А/см²) қол жеткізсе де (протон өткізгіштігінің жоғары болуы себепті), гето AEM жүйелері осы айырмашылықты тарылтты, үшінші буын нөл саңылау конфигурацияларымен 1,5–2 А/см² дейін жеткізді. Энергия тиімділігі PEM (74–82%) AEM (68–76%) алдында артықшылық береді, әйтсе де гетоның тиімді иономер интеграциясы соңғы өрістік сынақтарда осы айырмашылықты <5% дейін азайтты.

Тұрақтылық пен мембрананың тұрақтылығы: AEM пен PEM электролизерлері

PEM мембраналары жұмыс істеу мерзімі жағынан ұзақтау (~60 000 сағат) AEM бірінші үлгілеріне қарағанда (~30 000 сағат). Бірақ гето күшейтілген мембрана архитектурасы AEM тұрақтылығын үдетілген ескіру сынақтарында 45 000 сағатқа дейін ұзартты, сонымен қатар тозу жылдамдығы енді PEM (±3 µV/сағат) сәйкес келеді тұрақты емес жалғанатын жалғанатын қуат кірісінде.

Гето AEM электролизерінің өнімділігі, тиімділігі және шынайы әрі қарай қолданылуы

Гето AEM электролизіндегі энергия тиімділігі мен меншікті энергия тұтынуы

Hyto компаниясының AEM электролизері сутегі өндірген кезде әр Nm³ үшін 4,8-ден 5,4 кВт·сағ дейінгі меншікті энергия тұтыну көрсеткішіне қол жеткізіп, дәстүрлі сілтілік жүйелерге қарағанда әсіресе 15-20 пайызға дейін жоғары әсер ету әсерін береді. Бұны мүмкін ететін нәрсе – иондық кедергіні біршама азайтатын нөл саңылаулы элемент конструкциясы. Нәтижесінде, бұл элементтер әр элемент үшін 1,8-ден 2,2 вольтқа дейінгі кернеу диапазонында жұмыс істей алады және барлығы дұрыс жұмыс істесе, 75-тен 80 пайызына дейінгі пайдалы әсер көрсеткішіне қол жеткізеді. Қалай да бұл дәл осындай жақсы көрсеткіштерге қол жеткізіліп жатыр? Бұл жерде мембрананың жақсы өткізгіштігі мен жақсартылған газ таралу қабаттары жатыр, олар шын мәнінде AEM технологиясының алғашқы нұсқаларымен салыстырғанда кернеу шығындарын шамамен 30 пайызға дейін азайтады.

AEM, PEM және Сілтілік электролизер технологияларының әсер етуін салыстыру

• AEM Әсер Ету : 70°C температурада 73–78% (төмен жылу құны бойынша), сілтіліктің құнының тиімділігін және PEM-нің динамикалық жауабын тепе-теңдікте ұстайды
• PEM Әсер Ету : 75–82% (LHV), бірақ 2–5 есе жоғары катализатор жүктеу қажет (AEM-дегі 0,5 мг/см² никельге қарсы 2–3 мг/см² иридий)
• Сілтілік пайдалы әрекет коэффициенті : 60–70% (LHV) шектеулі турндаун қатынаспен (AEM-нің 10–100% болуына қарсы 30%)

Тәжірибелік нәтижелер: hyto AEM орнатуларының жұмыс көрсеткіштері

Германияның Рейн өңіріндегі 10 МВт hyto AEM орнатуы 8 760 сағаттық үздіксіз жұмыс кезінде 2023 жылғы деректер бойынша 78% әсер ету коэффициентін көрсетті. Негізгі жетістіктер:

• күн сәулесін пайдаланатын электр станцияларымен жұбы 94% қуат көрсеткішін қамтамасыз етті
• 6 000 сағат ішінде <0,5% әсер ету коэффициентінің төмендеуі
• номиналды жүктеме кезінде 2,3 кг H₂/кВтсағ нақты тұтыну

Қосымша бөліп алу сатыларын қолданбай отырып, салыстырмалы түрде сілтілік аналогтардан жоғары болып, оттегі тазалығын <10 млн/м³ деңгейінде ұстап тұрды, сонымен қатар дәстүрлі конструкцияларға қарағанда 40% аз калий гидроксиді электролитін пайдаланды.

Hyto AEM электролизер технологиясының тиімділігі мен экономикалық артықшылықтары

Hyto AEM электролизері PEM және сілтілік жүйелерге қарағанда үш негізгі экономикалық қозғалтқыш арқылы бәсекеге қабілетті баға көрсетеді.

AEM, PEM және сілтілік электролизерлердің бағасын салыстыру

AEM электролизерлерінің PEM жүйелеріне қарағанда капиталдық шығындарды 30–40% азайтатыны платиналық металдар катализаторын қажет ететінінен туындайды. Сілтілік конфигурациялар сұйық электролитті басқару әсерінен жоғары эксплуатациялық шығындарға ие, ал AEM жүйелері полимерлік қабықшалар арқылы осындай шығындарды жояды.

Тұрақты металл емес катализаторлар арқылы капиталдық шығындарды азайту

PEM-нің платина катализаторларын никель-темір қоспаларымен ауыстыру арқылы hyto AEM технологиясы материалдық шығындарды 60% дейін азайтады. Бұл инновациялық шешім стека өндірісін $450/кВт құнымен орындауға мүмкіндік береді, ал PEM үшін бұл көрсеткіш $800–1,200/кВт құрайды (Clean Hydrogen Partnership 2023).

Hyto AEM жүйелеріндегі ұзақ мерзімді эксплуатациялық үнемдеу

Нөл саңылауы бар ұяшықтың жобасы энергияның шығынын сілтілік жүйелермен салыстырғанда 12–15% азайтады, бұл әр 1 МВт қуат үшін жылына 18 000 АҚШ долларын үнемдеуге аударылады. AEM-нің тұрақты анион алмасу мембраналарын әр 8–10 жыл сайын PEM-нің 5–7 жылдық өмір циклына қарсы ауыстыру керек, бұл жөндеу шығындарын әлдеқайда азайтады.

Hyto AEM Электролизердің технологиялық дайындығы мен нарықты игеру деңгейі

2024 жылы AEM электролизерлерінің технологиялық дайындық деңгейі (TRL)

2024 жылға енгендігімізбен Hyto компаниясының AEM электролизері шамамен 7-8 деңгейінде болып табылады, бұл оның өндірістік пайдалану сатысынан өтіп, шынайы әлемдегі қолданысқа дайындалып жатқанын білдіреді. Құнды металдарды қажет етпейтін нөл саңылауы бар конструкциялар мен катализаторлардың біраз қызықты жақсартулары осы жүйелерге бәрібір әсер ету әрекетін сақтап тұра отырып, 1 шаршы сантиметріне 2,5 ампер ток тығыздығында жұмыс істеуге мүмкіндік берді. Бұл көрсеткіш күшті тұрақсыз энергия көздерімен интеграциялау үшін өте маңызды. Басқа технологияларды қарастырғанда, сілтілі жүйелер бұрын 9 деңгейде болса, PEM электролизерлері 8-9 деңгейлерінің арасында тербеліп тұр. AEM-нің қызықтылығы оның тез жауап беру уақытын және қолжетімді материалдармен үйлесімділігінде. Өнеркәсіптік прототиптер шын мәнінде 4000 сағаттан астам уақыт бойы ешқандай күрделі ақауларсыз жұмыс істеп тұрғаны олардың сенімділігін көрсетеді.

Өнеркәсіптің Қабылдау Үрдістері: Гидро AEM PEM және Сілтіліден Қалай Үстемдік Ететіні

Hyto AEM электролизер технологиясы жел және күн энергиясының әртүрлі көздерінен тұратын аймақтарда сутегін шоғырландыру үшін бәрібір кең тарай бастады. Бұл технологиялар НРЭL деректеріне сәйкес 1 кВт-та шамамен 840 АҚШ доллары тұратын қымбат платина катализаторларын қажет ететін РЕМ технологияларынан және әрқашан 70-100% қуатта тұрақты жұмыс істеуді талап ететін дәстүрлі сілтілі электролизден ерекшеленеді. Hyto AEM-нің ерекшелігі сұйық электролиттермен жұмыс істеу әдісі арқылы өсімдік инфрақұрылымының шығындарын шамамен 30% азайтатындығында. Кейбір компаниялар бұл технологияны қолданып, күн немесе жел энергиясының артықшылығы бар кезде сутегі өндіру шығындарын дәстүрлі сілтілі жүйелермен салыстырғанда шамамен 22% азайтты. Бұл қондырғылардың модульді сипаты 1 МВт-тан бастап 5 МВт-қа дейінгі орнатуларды икемдеуге мүмкіндік береді. Еуропаның әртүрлі «Сутегі аңғарлары» инициативаларында Hyto AEM жаңадан берілген электролизер контракттарының шамамен 18% үлесін құрайды, онда жабдықтардың шығысын 10%-дан 150% дейінгі аралықта өзгерту қажет болады.

Жиі қойылатын сұрақтар

AEM электролизер дегеніміз не?

AEM электролизер немесе анион алмасу мембраналық электролизер сутегін шығару технологиясының бір түрі, су электролизін жүзеге асыру үшін полимерлік қабаттарды пайдаланатын, сонымен қатар төменгі температурада жұмыс істеу тиімділігі мен қымбат емес катализаторларды пайдалануымен ерекшеленеді.

Hyto AEM электролизерін PEM электролизерімен салыстырса қалай?

Hyto AEM электролизері PEM электролизерлерден құны арзан материалдарды, мысалы, никельді пайдалануымен және гидроксид өткізгіш мембраналарға сүйенуімен ерекшеленеді. Бұл сутегін өндірудің құны төмен және тиімді процесіне әкеледі, дегенмен PEM жүйелерімен салыстырғанда энергия тиімділігі төмен болады.

Hyto AEM электролизерін пайдаланудың пайдасы қандай?

Hyto AEM электролизерлері капиталды және жұмыс істеу шығындарын азайтады, техникалық қызмет көрсету құнын төмендетеді және сутегін жоғары газ тазалығымен, энергия жоғалтуын азайтып өндіру мүмкіндігін береді, оларды жаңартылатын энергия жобалары үшін қолайлы етіп жасайды.

Hyto AEM Электролизердің технологиялық дайындық деңгейі (TRL) қандай?

2024 жылға сәйкес, hyto AEM Электролизерлері 7-8 деңгейде, бұл толық көлемді коммерциялық жүзеге асыруға жуық екенін, сондай-ақ нақты әлемдік қолданбаларда сенімділігі мен әсер етуін көрсеткенін білдіреді.