Strateški fokus Enapterja na tehnologijo anionsko izmenjalne membrane (AEM)

Vloga AEM v Enapterjevi viziji zelene vodike

Podjetje Enapter se pri svojem pristopu k učinkoviti proizvodnji zelene vodike s postopkom elektrolize vode močno opira na tehnologijo anionsko izmenjalne membrane (AEM). Posebnost AEM je v tem, da združuje dostopnost starejših alkalnih sistemov in hkrati ponuja nekaj, kar je bližje PEM sistemom, ko gre za gladko delovanje v različnih pogojih. To kombinacijo omogoča boljše povezovanje z obnovljivimi viri energije, kar je zelo pomembno, saj naj bi vodik po podatkih IEA iz lanskega leta leta 2050 pokril okoli 18 % svetovnih energetskih potreb. Proizvodi, kot je AEM Flex 120, bistveno pospešujejo razvoj, saj so modularni in se enostavno sestavljajo, kar bistveno olajšuje gradnjo vodikove infrastrukture v industrijskem merilu brez prevelikih stroškov.

Enaptrtov položaj na globalnem trgu AEM elektrolize

Prognoze trga napovedujejo, da bo mednarodni sektor AEM elektrolize do leta 2033 dosegel približno 1,2 milijarda dolarjev, kar predstavlja letni rastni temp približno 9 odstotkov, so razvidno iz nedavnih industrijskih poročil iz leta 2023. Podjetje Enapter trenutno obvladuje približno 12 do 15 odstotkov tega nišnega tržnega segmenta zahvaljujoč svoji lastniški tehnologiji membrane z elektrodo in učinkovitim metodam proizvodnje. Večino povpraševanja generira regija Azije in Pacifika, ki predstavlja okoli 40 odstotkov vseh prodaj, predvsem zaradi masivnih naložb v infrastrukturo vodika v Kitajski. Medtem pa evropska podjetja vedno bolj usmerjajo pozornost k manjšim projektom, kot so postaje za polnjenje vodika za vozila. S sodelovanjem z operaterji sončnih elektrarn in vetrnih parkov ima Enapter pomembno vlogo pri tem, da države dosegajo ambiciozne cilje za varstvo okolja, še posebej cilj mednarodnih organizacij, da do konca tega desetletja proizvedejo 110 milijonov ton čistega vodika na leto.

Integracija AEM z katalizatorji brez PGM za cenovno učinkovito proizvodnjo vodika

Zamenjava dragih kovin iz platinaste skupine z nikl-železnimi katalizatorji je Enapterju omogočila zmanjšanje stroškov materiala približno za 60 do morda 70 odstotkov, hkrati pa ohranjanje učinkovitosti sistema na ravni okoli 75 do 78 odstotkov. Če pogledamo njihovo najnovejšo tehnologijo membrane, lahko te dosežejo gostoto toka približno 2 ampera na kvadratni centimeter pri le 1,8 volti, pri uporabi materialov, ki so v naravi dejansko precej pogosti. To predstavlja trdih 35 odstotkov več v primerjavi s prvimi generacijskimi modeli. Kaj to pomeni za uporabo v praksi? To pomeni, da se strošek proizvodnje vodika zniža pod tri dolarje na kilogram v idealnih razmerah, kar odpira možnosti industrijam, ki želijo zmanjšati emisije ogljikovega dioksida, ne da bi bile odvisne od državnih subvencij. Poleg tega celoten sistem deluje skladno z obnovljivimi viri, kot so sončne plošče in vetrne turbine. Tudi kadar ti viri ne proizvajajo dovolj energije, sistem nadaljuje gladko delovanje brez prekinitev.

Učinkovitost in zmogljivost elektrolizerjev Enapter z brez PGM AEM tehnologijo

Doseganje učinkovitosti z uporabo katalizatorjev iz nerazrednih kovin v AEM sistemih

Elektrolizerji AEM brez PGM iz Enapterja delujejo približno 8 do 12 odstotkov bolje kot starejši alkalni sistemi, kar kaže raziskava, objavljena v mednarodnem časopisu za vodikovo energijo leta 2023. Ta izboljšanje izhaja iz njihovih posebnih katalizatorjev na osnovi niklja in železa, ki ohranjajo učinkovitost napetosti nad 74 %, tudi ko delujejo pri 1 A na kvadratni centimeter. Kaj naredi te katalizatorje tako dobrega? Zmanjšajo stroške za okoli 90 % v primerjavi s PEM sistemi, ki potrebujejo veliko iridija in platine. Pri kobalt-manganovih oksidih se dogaja tudi nekaj zanimivega – dejansko zmanjšajo prenapetost za 180 milivoltov v primerjavi s standardnimi alkalnimi elektrodami. In tu je nekaj res praktičnega: konstrukcija Enapterja starajo le četrt toliko hitro kot PEM celice med obratovanjem z zaustavljanjem in ponovnim zagonom. To pomeni, da ti elektrolizerji veliko bolje prenesejo nihanja obnovljivih virov energije, kot so sončne panoge in vetrne turbine, ne da bi se tako hitro pokvarili.

Ionska izmenjevalna zmogljivost in mehanska trdnost v tankoplastnih AEM

Tanke plastične AEM membrane od Enapterja merijo med 40 in 60 mikrometrov debeline in uspešno združujejo visoko zmogljivost ionske izmenjave pod 3,2 mmol na gram z izjemno natezno trdnostjo nad 30 MPa. To kombinacijo omogoča celice, ki so tako majhne kot tudi dovolj trdovratne za uporabo v resničnih pogojih. Ko so bile testirane neprekinjeno 8.000 ur pri temperaturi 80 stopinj Celzija v alkalnem okolju, so te membrane ohranile približno 93 % svoje prvotne prevodnosti. To predstavlja trdih 25 % izboljšavo v primerjavi s prejšnjimi različicami tehnologije AEM, kar je bilo objavljeno v reviji Materials Today Energy lansko leto. Njihova posebna tehnika križnega vezenja omejuje nabrekavanje na manj kot 15 %, tudi ko so izpostavljene koncentriranim raztopinam kalijevega hidroksida. Posledično ohranjajo obliko in integriteto celo pri tlakih do 50 barov. Vsi ti lastnosti omogočajo gostotam moči v stogih doseči več kot 4,5 vatov na kvadratni centimeter, kar je približno 40 % bolje kot pri prvih prototipnih modelih.

Oblikovanje in industrijsko povečanje merila sistemov elektrolizerjev z ničelno režo AEM

Inženiring kompaktnih arhitektur elektrolizerjev z visoko učinkovitostjo

Podjetje Enapter je razvilo elektrolizer z ničelno režo AEM, ki doseže učinkovitost steka okoli 85 % zahvaljujoč zelo tankim membranam pod 100 mikronov debeline ter nekaj pametno optimiziranim katalizatorjem. Ta konfiguracija zmanjša ionsko upornost za približno 40 % v primerjavi s tradicionalnimi alkalnimi sistemi, kar potrjuje raziskava Inštituta Fraunhofer iz leta 2024. Še dodatno izstopa ta tehnologija zaradi posebne konstrukcije toka, ki omogoča ohranjanje impresivnih gostot tokov pri 2 voltih, hkrati pa preprečuje prevelik prehaj prepuščanja plina med posamezne odseke. Celoten sistem ohranja stopnjo prepuščanja plina pod 2 %, pri tem pa zasede približno 30 % manj prostora kot primerljivi sistemi PEM na današnjem trgu.

Modularna konstrukcija in razširljivost za komercialno uvedbo

Standardizirani 1 MW AEM moduli omogočajo povečanje namestitve na več MW, saj uporabljajo te tlačno vstavljene bipolarne plošče skupaj s samodejno sestavo za sloje difuzije plina. Na podlagi podatkov iz dejanskih poskusnih namestitev ugotavljamo približno 92-odstotno delovanje v 12 tisoč obratovalnih urah. Zanimivo je tudi, kako hitro ti sistemi reagirajo – največ okoli petnajst minut ob spremembah v oskrbi z obnovljivo energijo. Pri večjih projektih, recimo nad 10 MW, so se stroški precej zmanjšali. Kapitalske stroške ocenjujemo približno na 500 USD na kW, kar predstavlja precej pomemben padec v primerjavi s podatki iz leta 2022, kot poroča Hydrogen Council v poročilu iz lanskega leta.

Primerjava primera: Integracija večstopenjskega AEM elektrolizerja v evropskih projektih

Na področju Ralskega in Pfalškega v Nemčiji je postaja zmogljivosti 4,8 megavatov, ki združuje dvanajst 400-kilovatnih AEM modulov z že obstoječimi sistemi za pridobivanje bioplina. Ta naprava proizvede približno 650 ton zelenega vodika na leto in to pri obratovalnih stroških, ki so približno polovica tistih, ki bi jih imeli tradicionalni alkalni postopki. Postaja ima tudi poseben hibridni sistem hlajenja, ki porabo vode zmanjša do 60 odstotkov. Varnostni ventili, nameščeni ob robovih, preprečujejo posuševanje membran, ko sistem deluje pri manj kot polni obremenitvi, kar podaljša življenjsko dobo celotne naprave brez pogostega vzdrževanja ali zamenjave delov.

Pogosta vprašanja

Kaj je posebnega pri AEM tehnologiji, ki jo uporablja Enapter?

Enapterjeva AEM tehnologija združuje ugodno ceno tradicionalnih alkalnih sistemov z obratovalnimi prednostmi membran z izmenjavo protonov (PEM) ter omogoča boljšo razširljivost z obnovljivimi viri energije.

Kako tehnologija elektrolize AEM podjetja Enapter prispeva k cenovno učinkoviti proizvodnji vodika?

Podjetje Enapter je s uporabo neprecenih katalizatorjev, kot sta nikelj in železo, namesto dragih kovin iz platinaste skupine znatno zmanjšalo stroške materiala, hkrati pa ohranilo učinkovitost sistema na ravni okoli 75 % do 78 %.

Kakšne so prednosti elektrolizerjev brez PGM podjetja Enapter?

Elektrolizerji podjetja Enapter brez PGM kažejo izboljšano učinkovitost, nižje stroške in boljšo vzdržljivost v primerjavi s tradicionalnimi alkalnimi sistemi, zaradi česar so zelo primerni za ravnanje z nestabilnim značajem obnovljivih virov energije.

Kako skalabilni so sistemi elektrolize AEM podjetja Enapter?

Modularna konstrukcija in standardizirani moduli AEM z močjo 1 MW omogočajo skalabilne namestitve, kar projektom omogoča doseganje več megavatov ter koristi od znižanih kapitalskih stroškov in učinkovitega obratovanja.