Enapters strategiske fokus på anionutvekslingsmembran (AEM) -teknologi

Rollen til AEM i Enapters visjon for grønn hydrogen

Enapter er sterkt avhengig av anionutvekslingsmembran (AEM)-teknologi i sin tilnærming til å effektivt produsere grønn hydrogen via vann-elektrolyse. Det som gjør AEM spesielt, er at det kombinerer prisgunstigheten fra eldre alkaliske systemer med noe som nærmer seg PEM-systemers evne til å fungere jevnt under ulike forhold. Denne kombinasjonen muliggjør bedre skalering sammen med fornybare energikilder, noe som er svært viktig siden hydrogen ifølge IEAs data fra i fjor kan stå for omtrent 18 % av global energibehov i 2050. Produkter som AEM Flex 120 bidrar til raskere utvikling, ettersom de leveres i modulære deler som enkelt koples sammen, og dermed gjør det mye lettere å bygge ut hydrogeninfrastruktur i industriell skala uten overdreven kostnad.

Enapters posisjon i det globale AEM-elektrolysemarkedet

Markedsprognoser spår at den globale AEM-elektrolysesektoren vil nå omtrent 1,2 milliarder dollar i 2033, med en årlig vekst på rundt 9 prosent ifølge nylige bransjerapporter fra 2023. Enapter har for tiden andelene mellom 12 og 15 prosent av dette nisjemarkedet takket være sin proprietære membran-elektrodeteknologi kombinert med effektiviserte produksjonsmetoder. Mesteparten av etterspørselen kommer fra Asia-Stillehavsregionen, som utgjør omtrent 40 prosent av totale salg, hovedsakelig på grunn av massive investeringer i hydrogeninfrastruktur i Kina. I Europa derimot, fokuserer selskaper mer på mindre prosjekter, som hydrogenoppladestasjoner for kjøretøy. Ved å samarbeide med operatører av sol- og vindkraftverk, spiller Enapter en nøkkelrolle i hjelpen til at land kan oppnå ambisiøse miljømål, spesielt målet satt av internasjonale organer om å produsere 110 millioner tonn rent hydrogen årlig innen slutten av dette tiåret.

Integrasjon av AEM med katalysatorer uten PGM for kostnadseffektiv hydrogenproduksjon

Ved å bytte ut de kostbare platina-gruppemetallene med nikkel-jern-katalysatorer, har Enapter klart å redusere materialekostnadene med omtrent 60 til kanskje 70 prosent, samtidig som systemets effektivitet holdes på rundt 75 til 78 prosent. Med tanke på deres nyeste membranteknologi, kan disse oppnå en strømtetthet på omtrent 2 ampere per kvadratcentimeter ved kun 1,8 volt, og bruker materialer som faktisk er ganske vanlige i naturen. Det er en solid økning på 35 prosent sammenlignet med hva de hadde i første generasjons modeller. Hva betyr dette for praktiske anvendelser? Vel, det fører til at produksjonskostnaden for hydrogen kommer under tre dollar per kilo under ideelle forhold, noe som åpner muligheter for industrier som ønsker å redusere CO₂-utslipp uten å være avhengige av statlige tilskudd. I tillegg fungerer hele anlegget godt med fornybare energikilder som solceller og vindturbiner. Selv når det ikke kommer nok strøm fra disse kildene, fortsetter systemet å fungere jevnt uten avbrudd.

Ytelse og effektivitet av Enapters PGM-frie AEM-elektrolyseanlegg

Effektivitetsgevinster ved bruk av ikke-edle metallkatalysatorer i AEM-systemer

PGM-frie AEM-elektrolyseanlegg fra Enapter fungerer omtrent 8 til 12 prosent bedre enn eldre alkaliske systemer, ifølge forskning publisert i International Journal of Hydrogen Energy tilbake i 2023. Denne forbedringen kommer fra deres spesielle nikkel-jern-katalysatorer som holder spenningseffektiviteten over 74 % selv ved en strømtetthet på 1 A per kvadratcentimeter. Hva gjør at disse katalysatorene er så gode? De reduserer kostnadene med rundt 90 % sammenlignet med de dyre PEM-systemene som trenger store mengder iridium og platina. Noe interessant skjer også med kobolt-mangan-oksider – de reduserer faktisk overpotensialet med 180 millivolt sammenlignet med vanlige alkaliske elektroder. Og her er noe som er svært praktisk: Enapters design slites bare en fjerdedel så raskt som PEM-stabler under start/stopp-drift. Det betyr at disse elektrolyseanleggene takler svingningene fra fornybare energikilder som solceller og vindturbiner mye bedre uten å gå i stykker like fort.

Ionbytende kapasitet og mekanisk styrke i tynne AEM-film

Tynne filmbaserte AEM-membraner fra Enapter har en tykkelse mellom 40 og 60 mikrometer og klarer å kombinere imponerende ionbyttingskapasitet under 3,2 mmol per gram med bemerkelsesverdig strekkfasthet over 30 MPa. Denne kombinasjonen gjør at cellene både er små og robuste nok til reelle bruksområder. Når de testes i 8 000 sammenhengende timer ved 80 grader celsius i et alkalisk miljø, beholder disse membranene omtrent 93 % av sin opprinnelige ledningsevne. Dette representerer en solid økning på 25 % sammenlignet med tidligere versjoner av AEM-teknologi, ifølge forskning publisert i Materials Today Energy i fjor. Den spesielle tverrkoblingsteknikken holder svulming under 15 %, selv når de utsettes for konsentrerte kaliumhydroksidløsninger. Som følge av dette beholder de sin form og integritet selv under trykkforskjeller på opptil 50 bar. Alle disse egenskapene gjør at effekttettheten i stabelen kan nå over 4,5 watt per kvadratcentimeter, noe som er omtrent 40 % bedre enn det som var mulig med de første prototypemodellene.

Design og industriell oppskalering av null-gap AEM-elektrolyseanlegg

Utforming av kompakte, høyeffektive elektrolysearkitekturer

Enapter har utviklet en null-gap AEM-elektrolyser som oppnår omtrent 85 % stekkeffektivitet takket være svært tynne membraner under 100 mikrometer tykk, i tillegg til smart optimaliserte katalysatorlag. Denne oppsettet reduserer ionisk motstand med omtrent 40 % sammenlignet med tradisjonelle alkaliske systemer, ifølge forskning fra Fraunhofer Institute fra 2024. Hva som gjør denne teknologien enda mer spesiell, er deres spesielle strømningsfeltsdesign som klarer å opprettholde imponerende strømtettheter ved 2 volt uten at for mye gass diffunderer mellom kompartementene. Hele systemet holder seg under 2 % gassgjennomtrengning samtidig som det opptar omtrent 30 % mindre plass enn lignende PEM-systemer på markedet i dag.

Modulært design og skalerbarhet for kommersiell distribusjon

De standardiserte 1 MW AEM-modulene gjør det mulig å skala opp til flere MW-installasjoner fordi de bruker disse press-inn bipolarplatene sammen med automatisert montering for gassdiffusjonslagene. Ved å se på feltdata fra faktiske pilotinstallasjoner, ser vi en oppetid på omtrent 92 prosent over 12 000 driftstimer. Det som er interessant, er også hvor raskt disse systemene reagerer – maksimalt rundt femten minutter når det skjer endringer i forsyningen av fornybar energi. Når det gjelder større prosjekter, si noe over 10 MW, har kostnadene gått betraktelig ned. Investeringssutgiftene ligger nå på rundt 500 USD per kW, noe som representerer et betydelig fall sammenlignet med nivået i 2022 ifølge Hydrogen Councils rapporter fra i fjor.

Case-studie: Integrasjon av flerstabel AEM-elektrolyseanlegg i europeiske prosjekter

I Rheinland-Pfalz i Tyskland ligger en 4,8 megawatt anlegg som kombinerer tolv 400 kilowatt AEM-stabler med allerede eksisterende biogassystemer. Denne oppsettet produserer omtrent 650 tonn grønn hydrogen hvert år, og det gjør det med driftskostnader som er omtrent halvparten av hva tradisjonelle alkaliske metoder ville koste. Anlegget har også et spesielt hybridkjølesystem som reduserer vannforbruket med opptil 60 prosent. Sikkerhetsventiler plassert langs kantene hjelper med å forhindre at membraner tørker ut når systemet kjører med mindre enn full kapasitet, noe som gjør at hele driften varer lenger uten at det trengs hyppig vedlikehold eller utskifting av deler.

Ofte stilte spørsmål

Hva er spesielt med AEM-teknologien som brukes av Enapter?

Enapters AEM-teknologi kombinerer prisgunstigheten til tradisjonelle alkaliske systemer med de operative fordelene til protonbyttmembraner (PEM), og gir bedre skalerbarhet med fornybare energikilder.

Hvordan bidrar Enapters AEM-elektrolyseteknologi til kostnadseffektiv hydrogenproduksjon?

Ved å bruke ikke-edle metaller som katalysatorer, for eksempel nikkel-jern i stedet for dyre platinametaller, har Enapter redusert materialkostnadene betydelig samtidig som systemets effektivitet holdes på omtrent 75 % til 78 %.

Hva er fordelene med Enapters PGM-frie elektrolysører?

Enapters PGM-frie elektrolysører viser bedre effektivitet, lavere kostnader og økt holdbarhet sammenlignet med tradisjonelle alkaliske systemer, noe som gjør dem velegnet for å håndtere den varierende karakteren til fornybare energikilder.

Hvor skalerbare er Enapters AEM-elektrolysersystemer?

Enapters modulære design og standardiserte 1 MW AEM-moduler gjør det mulig med skalerbare installasjoner, noe som tillater prosjekter å nå flere megawatt og dra nytte av reduserte investeringskostnader og effektive driftsforhold.