Enapter strateginis orientavimasis į anijonų keitimo membranos (AEM) technologiją

AEM vaidmuo Enapter vizijoje dėl žaliojo vandenilio

Enapter labai pasitelkia anijonų keitimo membranos (AEM) technologiją, kad efektyviai gamintų žalią vandenilį naudojant vandens elektrolizę. AEM išskiriasi tuo, kad sujungia senųjų šarminės sistemos sprendimų prieinamumą su tuo, kas artimesnė PEM sistemoms – gebėjimu sklandžiai veikti esant įvairioms sąlygoms. Šis derinys leidžia geriau mastelinti sistemą kartu su atsinaujinančios energijos šaltiniais, kas yra itin svarbu, atsižvelgiant į tai, kad pagal praėjusiais metais paskelbtus IEA duomenis, vandenilis iki 2050 m. galėtų aprūpinti apie 18 % visų pasaulio energijos poreikių. Tokios prekės kaip AEM Flex 120 tikrai padeda viskam judėti greičiau, nes jos siūlomos modulinėmis dalimis, kurios paprasčiausiai sujungiamos tarpusavyje, todėl pramoninio lygio vandenilio infrastruktūros statyba tampa daug lengvesnė ir ne tokia brangi.

Enapter pozicija globalioje AEM elektrolizės rinkoje

Rinkos prognozės teigia, kad pasaulinė AEM elektrolizės šaka iki 2033 m. pasieks apie 1,2 mlrd. JAV dolerių ir kasmet auga maždaug 9 procentų, liudija 2023 m. pranešimai apie pramonę. Dėl savo patentuotos membranos elektrodų technologijos, derinamos su supaprastintomis gamybos metodikomis, „Enapter“ šioje nišinėje rinkoje šiuo metu užima nuo 12 iki 15 procentų. Didžioji dalis paklausos ateina iš Azijos ir Ramiojo vandenyno regiono, kuris sudaro apie 40 procentų visų pardavimų, daugiausia dėl milžiniškų investicijų į vandenilio infrastruktūrą Kinijoje. Tuo tarpu Europoje įmonės labiau sutelkia dėmesį į mažesnio masto projektus, tokius kaip vandeniliu kuro automobilių pildymo stotys. Bendradarbiaudama su saulės ir vėjo elektrinėmis, „Enapter“ svarbi vaidmenį atlieka padedant šalims pasiekti ambicingus aplinkosaugos tikslus, ypač tarpvalstybinių institucijų nustatytą tikslą dešimtojo dešimtmečio pabaigai pagaminti 110 mln. tonų švaraus vandenilio kasmet.

AEM integracija su PGM-free katalizatoriais, kad būtų efektyviai gaminamas vandenilis

Pakeitus brangiasias platino grupės katalizatorius nikelio ir geležies katalizatoriais, Enapter pavyko sumažinti medžiagų išlaidas apie 60–70 procentų, išlaikant sistemos efektyvumą apie 75–78 procentus. Atsižvelgiant į jų naujausią membraninę technologiją, šios sistemos pasiekia srovės tankį apie 2 amperus vienam kvadratiniam centimetrui, veikdamos ties vos 1,8 volto naudojant medžiagas, kurios gamtoje yra gana paplitusios. Tai yra tvirtas 35 procentų padidėjimas, lyginant su pirmos kartos modeliais. Ką tai reiškia praktinėms taikymo sritims? Na, tai leidžia sumažinti vandenilio gamybos kainą žemiau trijų dolerių už kilogramą idealiomis sąlygomis, kas atveria galimybes pramonės šakoms mažinti anglies emisijas nepriklausomai nuo vyriausybės subsidijų. Be to, visa sistema puikiai derinasi su atsinaujinančiais energijos šaltiniais, tokiais kaip saulės baterijos ir vėjo jėgainės. Net jei šaltinių tiekiamos energijos neužtenka, sistema toliau veikia sklandžiai, be pertraukų.

Enapter PGM-free AEM elektrolizatorių našumas ir efektyvumas

Efektyvumo padidėjimas naudojant nebrangius metalus kaip katalizatorius AEM sistemose

Be PGM AEM elektrolizatoriai nuo Enapter veikia apie 8–12 procentų efektyviau nei senosios kartos šarmaus tipo sistemos, kaip nurodyta 2023 m. žurnale „International Journal of Hydrogen Energy“ paskelbto tyrinėjimo duomenimis. Šis našumas pasiekiamas dėka specialių nikelio ir geležies katalizatorių, kurie išlaiko įtampos efektyvumą aukščiau nei 74 % net esant 1 A vienam kvadratiniam centimetrui. Kas daro šiuos katalizatorius tokiais gerais? Jie sumažina sąnaudas apie 90 % lyginant su brangiomis PEM sistemomis, reikalaujančiomis daug iridžio ir platinos. Taip pat pastebėti įdomūs reiškiniai su kobalto ir mangano oksidais – jie faktiškai sumažina viršįtampį 180 milivoltų, palyginti su įprastiniais šarminiais elektrodais. Ir štai kas ypač praktiška: Enapter konstrukcija degraduoja tik ketvirtą kartu lėčiau nei PEM blokai, dirbdami cikliniu režimu (įjungus/išjungus). Tai reiškia, kad šie elektrolizatoriai geriau ištveria atsinaujinančių energijos šaltinių, tokių kaip saulės baterijos ir vėjo jėgainės, svyravimus, nesusidėvėdami taip greitai.

Jonų apsikeitimo talpa ir mechaninė stipris plonųjų sluoksnių AEM

Plonųjų plėvelių AEM, gaminami „Enapter“, yra nuo 40 iki 60 mikrometrų storio ir sėkmingai sujungia įspūdingą jonų apykaitos gebą žemiau 3,2 mmol gramui su nepaprastai dideliu temptiniu stiprumu – virš 30 MPa. Šis derinys leidžia sukurti ląsteles, kurios yra tiek mažos, tiek pakankamai atsparios realaus pasaulio taikymams. Testuojant jas 8 000 valandų iš eilės 80 laipsnių Celsijaus temperatūroje šarmais prisotintoje aplinkoje, šios membranos išlaikė apie 93 % savo pradinės laidumo vertės. Tai reiškia tvirtą 25 % pagerėjimą, palyginti su ankstesnėmis AEM technologijos versijomis, kaip nurodyta pernai paskelbtame tyrime žurnale „Materials Today Energy“. Jų speciali kryžminio susiejimo technika riboja paburkimą iki mažiau nei 15 % net esant koncentruotoms kalio hidroksido tirpalams. Dėl to jos išlaiko savo formą ir vientisumą net slėgio skirtumais iki 50 barų. Visos šios savybės leidžia pasiekti bloko galios tankį virš 4,5 vato kvadratiniam centimetrui, kas yra apie 40 % geriau nei buvo įmanoma su pirmosiomis prototipinėmis modelių versijomis.

Nulinio tarpelio AEM elektrolizatorių sistemų projektavimas ir pramoninis mastelio didinimas

Kompaktiškų, aukštos efektyvumo elektrolizatorių architektūrų inžinerija

Enapter sukūrė nulinio tarpelio AEM elektrolizatorių, kurio bloko efektyvumas siekia apie 85 % dėka labai plonų membranų, storesnių nei 100 mikronų, bei išmanliai optimizuotų katalizatorių sluoksnių. Ši konfigūracija sumažina joninę varžą apie 40 %, palyginti su įprastinėmis senomis rūgštinėmis sistemomis, kaip parodė Fraunhofer instituto tyrimai 2024 m. Dar labiau išskiria šią technologiją jų speciali srauto kanalų konstrukcija, kuri leidžia išlaikyti įspūdingą srovės tankį 2 voltų įtampa, neleisdama per daug dujų perbėgti tarp kompartamentų. Visa sistema išlaiko mažesnį nei 2 % dujų perėjimo lygį, tuo pačiu užima apie 30 % mažiau vietos nei panašios RPE sistemos, dabar esančios rinkoje.

Modulinis dizainas ir mastelio keičiamumas komercinei diegimui

Standartizuoti 1 MW AEM moduliai leidžia didinti įrenginių galia iki kelių MW, nes jie naudoja šiuos presuotus dvipolių plokščių elementus kartu su automatizuota surinkimo sistema dujų difuzijos sluoksniams. Analizuojant lauko duomenis iš faktinių bandomųjų diegimų, matome apie 92 procentų veikimo laiką per 12 tūkstančių eksploatacijos valandų. Įdomu tai, kaip greitai šios sistemos reaguoja – maksimum apie penkiolika minučių, kai keičiasi atsinaujinančios energijos tiekimas. Kalbant apie didesnius projektus, tarkime virš 10 MW, kainos gerokai sumažėjo. Kapitaliniai įdėjimai dabar siekia apie 500 JAV dolerių už kW, kas pagal praėjusiais metais paskelbtą „Hydrogen Council“ ataskaitą atitinka gana žymų sumažėjimą lyginant su 2022 m.

Atvejo analizė: daugelio AEM elektrolizerių integracija Europos projektuose

Vokietijos Reino-Platenoje veikia 4,8 megavatų įrenginys, kuris sujungia dvylika 400 kilovatų AEM blokų su jau esamais biogazo sistemomis. Ši sistema kasmet pagamina apie 650 tonų žaliojo vandenilio, o eksploatacijos išlaidos yra apie pusę tradicinių alkalinių metodų kainos. Įrenginyje taip pat naudojama speciali hibridinė aušinimo sistema, sumažinanti vandens suvartojimą iki 60 procentų. Apsaugos vožtuvai, esantys kraštuose, neleidžia membranoms išdžiūti, kai sistema veikia mažesniu nei maksimalus pajėgumas, todėl visa sistema ilgiau tarnauja be dažnos priežiūros ar dalijų keitimo.

DAK

Kuo ypatinga Enapter naudojama AEM technologija?

Enapter AEM technologija sujungia tradicinių alkalinių sistemų prieinamumą su protonų keitiklio membranų (PEM) eksploataciniais pranašumais, užtikrindama geresnę mastelio plėtrą kartu su atsinaujinančios energijos šaltiniais.

Kaip Enapter AEM elektrolizės technologija prisideda prie efektyvios vandenilio gamybos sąnaudų požiūriu?

Naudojant nebrangius metalo katalizatorius, tokius kaip nikelio geležis, vietoj brangių platina grupės metalų, Enapter žymiai sumažino medžiagų sąnaudas, išlaikydama sistemos efektyvumą apie 75–78 %.

Kokie yra Enapter PGM neribotų elektrolizerių privalumai?

Enapter PGM neriboti elektrolizeriai pasižymi didesniu efektyvumu, žemesnėmis sąnaudomis ir geresne ilgaamžiškumu lyginant su tradiciniais šarmais veikiančiais elektrolizeriais, todėl puikiai tinka dirbti su kintamais atsinaujinančios energijos šaltiniais.

Kokia Enapter AEM elektrolizerių sistemų mastelio keitimo galimybė?

Dėka modulinės konstrukcijos ir standartinių 1 MW AEM modulių, Enapter leidžia mastelio keitimą, įgalinant projektus pasiekti kelis megavatus ir pasinaudoti sumažėjusiomis kapitalo išlaidomis bei efektyvesniu valdymu.