В глобальных усилиях по достижению углеродной нейтральности зеленый водород выделяется в качестве ключевого энергоносителя чистой энергии, обеспечивая связь между прерывистой возобновляемой энергией и стабильными поставками энергии. Электролизер с протонообменной мембраной (PEM) является одной из ключевых технологий производства зеленого водорода благодаря высокой эффективности, динамической отзывчивости и идеальной совместимости с солнечной, ветровой и другими видами возобновляемой энергии, что делает его важнейшим элементом для углубления интеграции возобновляемой энергетики и водородной отрасли. Компания Hyto Energy Limited, пионер в мировой водородной энергетике, благодаря своим углубленным исследованиям в области технологий получения и хранения водорода, обеспечивает надежную промышленную поддержку широкомасштабного применения электролизеров PEM в сценариях интеграции возобновляемой энергии.

PEM-электролизер обеспечивает производство «зеленого» водорода путем электрохимического разложения ультрачистой воды, при этом протонообменная мембрана выступает в качестве ключевого функционального компонента, разделяющего анод и катод и проводящего протоны. На аноде под действием электрического поля ультрачистая вода окисляется с образованием кислорода, свободных электронов и ионов водорода; ионы водорода проходят через протонообменную мембрану к катоду и там соединяются с электронами, образуя водород высокой чистоты. В отличие от традиционных щелочных электролизеров, PEM-электролизер использует структуру твёрдого полимерного электролита, что не только исключает проблему коррозии электролита, но и гарантирует чистоту водорода свыше 99,99 %, соответствующую высоким требованиям к качеству водорода для топливных элементов транспортных средств и промышленной декарбонизации. Модульная конструкция стека PEM-электролизера также позволяет легко регулировать производственную мощность в зависимости от объёма выработки возобновляемой энергии, закладывая техническую основу для гибкого энергоснабжения.

Ключевая конкурентоспособность PEM-электролизёра при интеграции в системы возобновляемой энергетики обусловлена тремя незаменимыми преимуществами. Во-первых, он обеспечивает исключительно высокую эффективность преобразования энергии: удельное энергопотребление снижается на 10–15 % по сравнению с традиционными щелочными электролизёрами, а электрический КПД в настоящее время достигает 65 %; при этом конечная техническая цель, установленная Министерством энергетики США, составляет 77 %. Во-вторых, PEM-электролизёр обладает сверхбыстрой динамической реакцией и способен оперативно корректировать рабочую нагрузку в соответствии с колебаниями выработки электроэнергии солнечными и ветровыми электростанциями, обеспечивая эффективное поглощение избыточной электроэнергии из источников возобновляемой энергии. В-третьих, он поддерживает работу при высоком давлении и может напрямую производить водород под высоким давлением без необходимости в дополнительном компрессорном оборудовании, что снижает общее энергопотребление и стоимость системы производства водорода. Для электростанций на основе возобновляемой энергии с нестабильной выработкой PEM-электролизёр является идеальным устройством для производства «зелёного» водорода: он превращает «заброшенный ветер» и «заброшенный свет» в ценный «зелёный» водород и обеспечивает многократное использование энергии из возобновляемых источников.

Как ведущее предприятие, специализирующееся на технологии производства водорода с использованием анионообменных мембран (AEM) и технологии твёрдотельного хранения водорода, компания Hyto Energy Limited создала полную экосистему технологий водородной энергетики, которая идеально дополняет и синергически взаимодействует с технологией протонообменных мембранных электролизёров (PEM). С одной стороны, технология производства водорода на основе AEM от Hyto Energy обладает преимуществами низкой стоимости и низких требований к качеству воды и может комбинироваться с PEM-электролизёрами для формирования многосценарного решения по производству водорода, удовлетворяющего различные потребности небольших и средних проектов в области возобновляемой энергетики, а также крупномасштабного промышленного производства водорода. С другой стороны, технология твёрдотельного хранения водорода компании Hyto Energy (на основе металлогидридов) решает ключевую проблему хранения «зелёного» водорода после его получения с помощью PEM-электролизёров. Самостоятельно разработанные компанией устройства твёрдотельного хранения водорода граммового, килограммового и тоннажного уровня обеспечивают безопасное, эффективное и долгосрочное хранение «зелёного» водорода и согласуются с прерывистым характером производства водорода из возобновляемых источников энергии. Кроме того, комплексное решение Hyto Energy по созданию водородных микросетей позволяет интегрировать PEM-электролизёры, генерацию электроэнергии из возобновляемых источников и выработку электроэнергии с помощью водородных топливных элементов, обеспечивая замкнутый цикл «возобновляемая энергия — зелёный водород — выработка электроэнергии» и предоставляя полное автономное энергоснабжение для островов, пограничных районов и других территорий с нестабильной или отсутствующей централизованной электросетью. Благодаря сильной исследовательской и инженерной команде, в состав которой входят 8 инженеров с учёными степенями доктора наук и 22 инженера со степенью магистра, а также ряду патентов на изобретения и полезные модели, компания Hyto Energy обеспечивает надёжную техническую поддержку при промышленной интеграции PEM-электролизёров и возобновляемых источников энергии.

Будущее развитие PEM-электролизеров направлено на снижение стоимости, повышение долговечности и расширение масштабов применения. Современные технические исследования сосредоточены на сокращении использования катализаторов на основе платиновых металлов, увеличении срока службы электролизерных блоков и снижении капитальных затрат; мировая отрасль движется к цели достижения себестоимости производства «зелёного» водорода в размере 2 долл. США/кг к 2026 году. В этом процессе интеграция PEM-электролизеров с другими технологиями водородной энергетики станет основным трендом. Компания Hyto Energy Limited продолжит углублять исследования и разработки в области производства водорода с использованием анионообменных мембран (AEM) и твёрдотельного хранения водорода, а также активно изучать возможность технической интеграции PEM- и AEM-электролизеров для реализации взаимодополняющих преимуществ этих двух технологий. Одновременно, опираясь на свой опыт реализации национальных и провинциальных проектов в сфере водородной энергетики, а также успешных демонстрационных проектов по интеграции «зелёной» электроэнергии — «зелёного» водорода — хранения водорода, компания будет способствовать масштабному внедрению PEM-электролизеров в сценариях интеграции возобновляемых источников энергии и вносить вклад в глобальный переход к нулевым выбросам углерода.

PEM-электролизер представляет собой не только высокоэффективное устройство для производства зеленого водорода, но и ключевое звено в создании энергетической системы на основе возобновляемых источников энергии. Благодаря технической поддержке и промышленной кооперации таких предприятий, как Hyto Energy Company Limited, PEM-электролизер будет играть ещё более важную роль в глобальной энергетической трансформации, ускоряя переход человеческого общества к безуглеродному чистому миру.