In de wereldwijde streving naar koolstofneutraliteit is groene waterstof opgekomen als een kernmedium voor schone energie, waardoor de kloof wordt overbrugd tussen wisselende hernieuwbare energie en een stabiele energievoorziening. De PEM-elektrolyseur (Proton Exchange Membrane) onderscheidt zich als een cruciale technologie voor de productie van groene waterstof, dankzij zijn hoge efficiëntie, dynamische responsiviteit en perfecte compatibiliteit met zonne-, wind- en andere hernieuwbare energiebronnen, en vormt daarmee de sleutel tot het bevorderen van een diepe integratie van hernieuwbare energie en de waterstofenergiesector. Hyto Energy Company Limited, een pionier op het wereldwijde gebied van waterstofenergie, biedt met haar grondige onderzoek naar waterstofproductie- en -opslagtechnologie een solide industriële ondersteuning voor de grootschalige toepassing van PEM-elektrolyseurs in scenario’s waarin hernieuwbare energie wordt geïntegreerd.

De PEM-elektrolyser realiseert de productie van groene waterstof via elektrochemische ontleding van ultrazuiwer water, waarbij de protonenwisselmembranen het kernfunctionele onderdeel vormen dat de anode en kathode scheidt en protonen geleidt. Aan de anode wordt ultrazuiwer water geoxideerd tot zuurstof, vrije elektronen en waterstofionen onder invloed van een elektrisch veld; waterstofionen passeren het protonenwisselmembranen naar de kathode en combineren daar met elektronen om hoogzuivere waterstof te vormen. In tegenstelling tot traditionele alkalische elektrolyzers maakt de PEM-elektrolyser gebruik van een vaste polymeerelektrolytstructuur, waardoor niet alleen het probleem van elektrolytcorrosie wordt vermeden, maar ook de waterstofzuiverheid van meer dan 99,99% wordt gewaarborgd, wat voldoet aan de hoge eisen die brandstofcelvoertuigen en industriële decarbonisatie stellen aan waterstofkwaliteit. Het modulaire ontwerp van de PEM-elektrolyserstack maakt het bovendien eenvoudig om de productiecapaciteit aan te passen op basis van de opwekking van hernieuwbare energie, waarmee een technische basis wordt gelegd voor flexibele energiekoppeling.

De kerncompetitiviteit van de PEM-elektrolyseur bij de integratie van hernieuwbare energie berust op drie onvervangbare voordelen. Ten eerste heeft deze een zeer hoge energieomzettingsefficiëntie, waardoor het specifieke stroomverbruik met 10–15% kan worden verlaagd ten opzichte van traditionele alkalische elektrolyseurs; de elektrische efficiëntie bedraagt momenteel 65%, terwijl het uiteindelijke technische doel van het Amerikaanse ministerie van Energie 77% is. Ten tweede beschikt de PEM-elektrolyseur over een uiterst snelle dynamische reactiecapaciteit, waardoor de bedrijfsbelasting snel kan worden aangepast aan de real-time fluctuaties in het outputvermogen van zonne- en windenergie, en waarbij overtollige hernieuwbare elektriciteit efficiënt kan worden opgenomen. Ten derde ondersteunt de PEM-elektrolyseur werking onder hoge druk, waardoor waterstof direct onder hoge druk kan worden geproduceerd zonder extra compressieapparatuur, wat het totale energieverbruik en de kosten van het waterstofproductiesysteem verlaagt. Voor hernieuwbare-energiecentrales met een instabiel outputvermogen is de PEM-elektrolyseur een ideale groene waterstofproductie-installatie, die de zogeheten ‘verloren wind’ en ‘verloren zonlicht’ kan omzetten in waardevolle groene waterstof en daarmee een veelwaardige benutting van hernieuwbare energie mogelijk maakt.

Als toonaangevend bedrijf dat zich richt op AEM-waterstofproductietechnologie en vastestof-waterstofopslagtechnologie heeft Hyto Energy Company Limited een volledig waterstofenergietechnologie-ecosysteem opgebouwd, dat een perfecte complementaire synergie vormt met de PEM-elektrolysetechnologie. Aan de ene kant biedt de AEM-waterstofproductietechnologie van Hyto Energy voordelen op het gebied van lage kosten en lage eisen aan waterkwaliteit, en kan deze worden gecombineerd met de PEM-elektrolyser om een oplossing voor waterstofproductie in meerdere scenario’s te vormen, waarmee wordt voldaan aan de verschillende behoeften van kleine en middelgrote projecten op het gebied van hernieuwbare energie en grootschalige industriële waterstofproductie. Aan de andere kant lost de vastestof-waterstofopslagtechnologie van Hyto Energy (metaalhydride) het cruciale probleem op van de opslag van groene waterstof na productie door een PEM-elektrolyser. De door het bedrijf zelf ontwikkelde vastestof-waterstofopslagapparaten op gram-, kilogram- en tonniveau maken een veilige, efficiënte en langdurige opslag van groene waterstof mogelijk en zijn afgestemd op de intermittente kenmerken van waterstofproductie uit hernieuwbare energie. Daarnaast kan de geïntegreerde waterstof-microgridoplossing van Hyto Energy de PEM-elektrolyser, stroomopwekking uit hernieuwbare energie en stroomopwekking via waterstofbrandstofcellen integreren, waardoor een gesloten cyclus van „hernieuwbare energie – groene waterstof – stroomopwekking“ wordt verwezenlijkt en er een complete off-grid-energievoorzieningsoplossing wordt geboden voor eilanden, grensgebieden en andere gebieden met een onvolledig elektriciteitsnet. Met een sterke R&D-team bestaande uit 8 ingenieurs met een doctorstitel en 22 ingenieurs met een masterdiploma, evenals een aantal octrooien op het gebied van uitvindingen en nuttige modellen, biedt Hyto Energy betrouwbare technische ondersteuning voor de industriële integratie van PEM-elektrolyzers en hernieuwbare energie.

De toekomstige ontwikkeling van PEM-elektrolyseurs gaat in de richting van lagere kosten, hogere duurzaamheid en grootschalige toepassing. Het huidige technisch onderzoek richt zich op het verminderen van het gebruik van katalysatoren op basis van edelmetalen uit de platina-groep, het verbeteren van de levensduur van de stack en het verlagen van de investeringskosten. De wereldwijde industrie streeft naar een productiekosten doelstelling van $2/kg voor groene waterstof tegen 2026. In dit proces zal de integratie van PEM-elektrolyseurs met andere waterstofenergietechnologieën de dominante trend worden. Hyto Energy Company Limited zal de onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten op het gebied van AEM-waterstofproductie en vastestof-waterstofopslagtechnologie verder verdiepen en actief onderzoeken naar de technische integratie van PEM- en AEM-elektrolyseurs om zo de complementaire voordelen van beide technologieën te realiseren. Tegelijkertijd zal het bedrijf, gesteund door zijn ervaring met nationale en provinciale waterstofenergieprojecten en succesvolle demonstratieprojecten op het gebied van groene stroom–groene waterstof–waterstofopslag, de grootschalige toepassing van PEM-elektrolyseurs in scenario’s voor integratie van hernieuwbare energie bevorderen en bijdragen aan de mondiale transitie naar nul-koolstof.

De PEM-elektrolyser is niet alleen een groene waterstofproductieapparaat met een hoog rendement, maar ook een cruciale schakel in de opbouw van een energiestelsel op basis van hernieuwbare energie. Met de technische ondersteuning en industriële opzet van bedrijven zoals Hyto Energy Company Limited zal de PEM-elektrolyser een nog belangrijkere rol spelen in de mondiale energietransitie, waardoor het proces van de menselijke samenleving richting een koolstofneutrale, schone wereld wordt versneld.