De strategische focus van Enapter op Anion Exchange Membrane (AEM)-technologie

De rol van AEM in de visie van Enapter op groene waterstof

Enapter is sterk afhankelijk van Anion Exchange Membrane (AEM)-technologie voor hun aanpak om groene waterstof efficiënt te produceren via water elektrolyse. Wat AEM speciaal maakt, is dat het de betaalbaarheid van ouderwetse alkalische systemen combineert met een bedrijfsvoering die dichter in de buurt komt van PEM-systemen onder verschillende omstandigheden. Deze combinatie maakt betere schaalbaarheid mogelijk met hernieuwbare energiebronnen, wat erg belangrijk is aangezien waterstof volgens IEA-gegevens uit vorig jaar tegen 2050 ongeveer 18% van alle wereldwijde energiebehoeften zou kunnen dekken. Producten zoals de AEM Flex 120 zorgen ervoor dat de ontwikkeling sneller vordert, omdat ze modulair zijn en eenvoudig in elkaar klikken, waardoor het veel gemakkelijker wordt om waterstofinfrastructuur op industriële schaal uit te bouwen zonder buitensporige kosten.

De positie van Enapter in de wereldwijde AEM-elektrolysemarkt

Marktverwachtingen voorspellen dat de wereldwijde AEM-elektrolysesector rond 2033 ongeveer 1,2 miljard dollar zal bereiken, met een jaarlijkse groei van ongeveer 9 procent, volgens recente sectorrapporten uit 2023. Enapter heeft momenteel tussen de 12 en 15 procent van deze niche markt in handen, dankzij hun eigen membraanelektrode-technologie gecombineerd met gestroomlijnde productiemethoden. Het grootste deel van de vraag komt uit de Azië-Pacific regio, die goed is voor ongeveer 40 procent van de totale omzet, voornamelijk als gevolg van grote investeringen in waterstofinfrastructuur in China. In Europa daarentegen richten bedrijven zich meer op kleinschalige projecten, zoals waterstoftankstations voor voertuigen. Door samen te werken met zonne- en windmolenparkoperatoren, speelt Enapter een cruciale rol bij het helpen van landen om ambitieuze milieudoelstellingen te bereiken, met name het doel van internationale organisaties om tegen het einde van dit decennium jaarlijks 110 miljoen ton schonewaterstof te produceren.

Integratie van AEM met PGM-vrije katalysatoren voor kostenefficiënte waterstofproductie

Het vervangen van die dure edelmetalen door nikkel-ijzerkatalysatoren heeft Enapter in staat gesteld de materiaalkosten met ongeveer 60 tot misschien 70 procent te verlagen, terwijl de systeemefficiëntie op ongeveer 75 tot 78 procent blijft. Gezien hun nieuwste membraantechnologie, kunnen deze systemen een stroomdichtheid bereiken van ongeveer 2 ampère per vierkante centimeter bij slechts 1,8 volt, waarbij gebruik wordt gemaakt van materialen die in de natuur eigenlijk vrij algemeen voorkomen. Dat is een aanzienlijke stijging van 35 procent in vergelijking met de eerste generatie modellen. Wat betekent dit voor toepassingen in de praktijk? Het zorgt ervoor dat de kosten voor waterstofproductie onder ideale omstandigheden onder de drie dollar per kilogram komen, wat kansen opent voor industrieën die uitstoot willen verminderen zonder afhankelijk te zijn van overheidssteun. Bovendien werkt de gehele installatie goed samen met hernieuwbare bronnen zoals zonnepanelen en windturbines. Zelfs wanneer er onvoldoende vermogen beschikbaar is van deze bronnen, blijft het systeem soepel functioneren zonder onderbrekingen.

Prestaties en efficiëntie van Enapter's PGM-vrije AEM-elektrolyseurs

Efficiëntiewinsten door gebruik van niet-edele metaalkatalysatoren in AEM-systemen

De PGM-vrije AEM-elektrolyseers van Enapter presteren volgens onderzoek uit 2023, gepubliceerd in het International Journal of Hydrogen Energy, ongeveer 8 tot 12 procent beter dan ouderwetse alkalische systemen. Deze verbetering komt door hun speciale nikkel-ijzerkatalysatoren die de voltage-efficiëntie boven de 74% houden, zelfs bij een stroomsterkte van 1 A per vierkante centimeter. Waardoor zijn deze katalysatoren zo goed? Ze verlagen de kosten met ongeveer 90% in vergelijking met de dure PEM-systemen die veel iridium en platina nodig hebben. Er gebeuren ook interessante dingen met kobalt-mangaanoxiden: deze verlagen de overpotentiaal met 180 millivolt in vergelijking met standaard alkalische elektroden. En hier is iets echt praktisch: het ontwerp van Enapter degradeert slechts een kwart zo snel als PEM-stapels tijdens start-stop-operaties. Dat betekent dat deze elektrolyseers de schommelingen van hernieuwbare energiebronnen zoals zonnepanelen en windturbines veel beter aankunnen zonder snel te bezwijken.

Ionenuitwisselingscapaciteit en mechanische sterkte in dunne AEM-filmen

De dunne AEM-films van Enapter zijn tussen de 40 en 60 micrometer dik en combineren een indrukwekkende ionenuitwisselingscapaciteit van minder dan 3,2 mmol per gram met een opmerkelijke treksterkte van meer dan 30 MPa. Deze combinatie zorgt voor cellen die zowel klein als robuust genoeg zijn voor toepassingen in de praktijk. Bij tests gedurende 8.000 uur onafgebroken bij 80 graden Celsius in een alkalisch milieu behielden deze membranen nog steeds ongeveer 93% van hun oorspronkelijke geleidbaarheid. Dat staat volgens onderzoek dat vorig jaar werd gepubliceerd in Materials Today Energy gelijk aan een solide verbetering van 25% ten opzichte van eerdere versies van AEM-technologie. Hun speciale vernettingstechniek houdt opzwellen onder de 15% zelfs wanneer ze worden blootgesteld aan geconcentreerde oplossingen van kaliumhydroxide. Daardoor behouden ze hun vorm en integriteit, zelfs bij drukverschillen tot 50 bar. Al deze eigenschappen maken het mogelijk om stackvermogensdichtheden te bereiken van meer dan 4,5 watt per vierkante centimeter, wat ongeveer 40% beter is dan wat mogelijk was met de eerste prototype-modellen.

Ontwerp en industriële opschaling van Zero-Gap AEM-elektrolysesystemen

Ontwikkeling van compacte, hoogrendements elektrolyse-architecturen

Enapter heeft een zero-gap AEM-elektrolyser ontwikkeld die een stackefficiëntie van ongeveer 85% bereikt dankzij zeer dunne membranen van minder dan 100 micron dikte, in combinatie met slim geoptimaliseerde katalysatorlagen. Deze opzet vermindert de ionische weerstand met ongeveer 40% vergeleken met conventionele alkalische systemen, volgens onderzoek van het Fraunhofer Instituut uit 2024. Wat deze technologie nog meer onderscheidt, is het speciale flowfielddesign dat indrukwekkende stroomdichtheden behoudt bij 2 volt, zonder dat er te veel gas tussen compartimenten doorkruist. Het hele systeem blijft onder de 2% gasdoorkruisingsgraad, terwijl het ongeveer 30% minder ruimte inneemt dan vergelijkbare PEM-systemen op de markt vandaag.

Modulair ontwerp en schaalbaarheid voor commerciële implementatie

De genormaliseerde 1MW AEM-modules maken het mogelijk om op te schalen naar meerdere MW-installaties, omdat ze gebruikmaken van deze press-fit bipolaire platen in combinatie met geautomatiseerde assemblage voor de gasdiffusielagen. Uit veldgegevens van daadwerkelijke proefprojecten blijkt een beschikbaarheid van ongeveer 92 procent over 12.000 bedrijfsuren. Interessant is ook hoe snel deze systemen reageren – maximaal ongeveer vijftien minuten bij veranderingen in het aanbod van hernieuwbare energie. Bij grotere projecten, bijvoorbeeld boven de 10 MW, zijn de kosten aanzienlijk gedaald. De investeringskosten liggen nu rond de 500 dollar per kW, wat volgens rapporten van de Hydrogen Council van vorig jaar een behoorlijke daling vertegenwoordigt ten opzichte van 2022.

Casestudy: Integratie van multi-stack AEM-elektrolyser in Europese projecten

In het gebied van Rijnland-Palts in Duitsland bevindt zich een 4,8 megawatt installatie die twaalf 400 kilowatt AEM-stacks combineert met reeds bestaande biogassystemen. Deze opstelling produceert jaarlijks ongeveer 650 ton groene waterstof en dat met operationele kosten die ongeveer de helft bedragen van wat traditionele alkalische methoden zouden kosten. De installatie is bovendien uitgerust met een speciaal hybride koelsysteem dat het waterverbruik tot wel 60 procent verlaagt. Veiligheidskleppen geplaatst langs de randen voorkomen dat membranen uitdrogen wanneer het systeem op minder dan volledige capaciteit draait, waardoor de levensduur van de gehele installatie wordt verlengd zonder dat er vaak onderhoud of vervangende onderdelen nodig zijn.

Veelgestelde vragen

Wat is er speciaal aan de AEM-technologie die door Enapter wordt gebruikt?

De AEM-technologie van Enapter combineert de betaalbaarheid van traditionele alkalische systemen met de operationele voordelen van protonenuitwisselingsmembranen (PEM), waardoor een betere schaalbaarheid met hernieuwbare energiebronnen wordt geboden.

Hoe draagt Enapter's AEM-elektrolysetechnologie bij aan kostenefficiënte waterstofproductie?

Door het gebruik van niet-edele metalen katalysatoren zoals nikkel-ijzer in plaats van dure edelmetalen uit de platinafamilie, heeft Enapter de materiaalkosten aanzienlijk verlaagd terwijl de systemefficiëntie op ongeveer 75% tot 78% blijft liggen.

Wat zijn de voordelen van Enapter's PGM-vrije elektrolyseersystemen?

Enapter's PGM-vrije elektrolyseersystemen vertonen een betere efficiëntie, lagere kosten en grotere duurzaamheid in vergelijking met traditionele alkalische systemen, waardoor ze goed geschikt zijn voor het omgaan met de variabele aard van hernieuwbare energiebronnen.

Hoe schaalbaar zijn Enapter's AEM-elektrolysesystemen?

Het modulaire ontwerp van Enapter en de genormaliseerde 1 MW AEM-modules zorgen voor schaalbare installaties, waardoor projecten meerdere megawatt kunnen bereiken en profiteren van lagere investeringskosten en efficiënte bedrijfsvoering.