Стратегічний фокус Enapter на технології аніоннообмінної мембран (AEM)

Роль AEM у концепції зеленого водню від Enapter

Enapter значно покладається на технологію аніон-обмінних мембран (AEM) у своєму підході до ефективного отримання зеленого водню шляхом електролізу води. Особливість AEM полягає в поєднанні доступності традиційних лужних систем із більш стабільною роботою в різних умовах, що характерна для PEM. Це поєднання дозволяє краще масштабувати виробництво разом із джерелами відновлюваної енергії, що має велике значення, адже, за даними МЕА минулого року, до 2050 року водень може забезпечити приблизно 18% усіх глобальних енергетичних потреб. Продукти, такі як AEM Flex 120, прискорюють розвиток, оскільки вони виконані у вигляді модульних блоків, які легко з'єднуються між собою, що значно спрощує створення водневої інфраструктури в промислових масштабах без надмірних витрат.

Позиція Enapter на глобальному ринку AEM-електролізу

Прогнози ринку передбачають, що світовий сектор електролізу AEM досягне приблизно 1,2 мільярда доларів до 2033 року, зростаючи приблизно на 9 відсотків щороку, згідно з останніми галузевими звітами за 2023 рік. У даний час Enapter контролює від 12 до 15 відсотків цього нішевого ринкового сегменту завдяки власній технології мембранно-електродних блоків у поєднанні з оптимізованими методами виробництва. Більшість попиту надходить з регіону Азія-Тихоокеан, на який припадає близько 40 відсотків усіх продажів, переважно через масштабні інвестиції в водневу інфраструктуру в Китаї. Тим часом у Європі компанії все більше зосереджуються на проектах меншого масштабу, таких як водневі заправні станції для транспортних засобів. Співпрацюючи з операторами сонячних та вітрових електростанцій, Enapter відіграє ключову роль у допомозі країнам досягти амбітних екологічних цілей, зокрема мети, встановленої міжнародними організаціями, — виробляти 110 мільйонів тонн чистого водню щороку до кінця цього десятиліття.

Інтеграція AEM з каталізаторами без ПГМ для економічно вигідного виробництва водню

Заміна дорогоцінних платинових металів на нікелево-залізні каталізатори дозволила Enapter скоротити витрати на матеріали приблизно на 60–70%, зберігаючи ефективність системи на рівні близько 75–78%. Завдяки найновішій технології мембран, ці пристрої можуть досягати густини струму близько 2 ампер на квадратний сантиметр за напруги всього 1,8 вольта, використовуючи матеріали, які насправді досить поширені в природі. Це на 35% краще, ніж у першого покоління моделей. Що це означає для практичного застосування? Це дозволяє знизити вартість виробництва водню нижче трьох доларів за кілограм за ідеальних умов, що відкриває можливості для галузей, які прагнуть зменшити викиди вуглекислого газу, не залежачи від державних субсидій. Крім того, вся система добре працює з відновлюваними джерелами енергії, такими як сонячні панелі та вітрові турбіни. Навіть коли потужність від цих джерел недостатня, система продовжує працювати стабільно без перебоїв.

Продуктивність і ефективність електролізерів AEM без PGM від Enapter

Підвищення ефективності за рахунок використання неплатинових каталізаторів у системах AEM

Електролізери AEM без PGM від Enapter працюють приблизно на 8–12 відсотків краще, ніж старі лужні системи, згідно з дослідженням, опублікованим у міжнародному журналі «Hydrogen Energy» ще в 2023 році. Це покращення досягається завдяки їхнім спеціальним каталізаторам на основі нікелю та заліза, які підтримують ефективність за напругою понад 74 %, навіть коли працюють при 1 А на квадратний сантиметр. Що робить ці каталізатори такими ефективними? Вони знижують витрати приблизно на 90 % порівняно з дорогими системами PEM, яким потрібна велика кількість іридію та платини. Цікаві процеси відбуваються також із оксидами кобальту та марганцю — вони фактично зменшують наднапругу на 180 мілівольт порівняно зі звичайними лужними електродами. І ось ще один дуже практичний аспект: конструкція Enapter деградує лише в чотири рази повільніше, ніж стеки PEM, під час циклів запуску та зупинки. Це означає, що ці електролізери набагато краще витримують перепади відновлюваних джерел енергії, таких як сонячні панелі та вітрові турбіни, не виходячи з ладу так швидко.

Обмінна ємність та механічна міцність у тонкоплівкових AEM

Тонкоплівкові AEM-мембрани від Enapter мають товщину від 40 до 60 мікрометрів і поєднують високу ємність йонообміну менше 3,2 ммоль на грам із високою міцністю на розрив понад 30 МПа. Це поєднання забезпечує стійкість і компактність елементів для реальних застосувань. Після 8000 годин неперервного тестування при 80 °C в лужному середовищі ці мембрани зберігають близько 93% своєї початкової провідності. Це на 25% краще, ніж у попередніх версіях технології AEM, згідно з дослідженням, опублікованим минулого року в журналі Materials Today Energy. Їхній спеціальний метод поперечного зшивання обмежує набухання менше ніж на 15%, навіть у концентрованих розчинах гідроксиду калію. Унаслідок цього вони зберігають свою форму та цілісність навіть при перепадах тиску до 50 бар. Усе це дозволяє досягти густини потужності стека понад 4,5 Вт на квадратний сантиметр, що приблизно на 40% краще, ніж у перших прототипних моделей.

Розробка та промислове масштабування систем електролізерів AEM із нульовим зазором

Створення компактних електролізерів високої ефективності

Enapter розробила електролізер AEM із нульовим зазором, ККД стека якого становить близько 85% завдяки дуже тонким мембранам товщиною менше 100 мкм, а також оптимізованим каталітичним шарам. Ця конструкція зменшує іонний опір приблизно на 40% у порівнянні з традиційними лужними системами, що підтверджено дослідженнями Інституту Фраунгофера 2024 року. Особливістю цієї технології є також спеціальна конструкція каналів подачі, яка забезпечує високу густину струму при 2 вольтах, не допускаючи значного проникнення газу між секціями. Уся система підтримує рівень проникнення газу нижче 2%, займаючи при цьому приблизно на 30% менше місця, ніж аналогічні системи PEM, доступні на сучасному ринку.

Модульна конструкція та масштабованість для комерційного застосування

Стандартизовані 1 МВт модулі AEM дозволяють масштабування до кількох мегаватних установок, оскільки вони використовують пресовані біполярні пластини разом із автоматизованою збіркою шарів газорозподілу. Аналізуючи дані з реальних пілотних установок, ми бачимо приблизно 92 відсотки часу роботи понад 12 тисяч годин експлуатації. Цікаво, наскільки швидко ці системи реагують — максимум близько п’ятнадцяти хвилин, коли змінюється постачання відновлюваної енергії. Коли йдеться про більші проекти, наприклад, понад 10 МВт, вартість значно знизилася. Капітальні витрати зараз становлять близько 500 доларів на кВт, що є суттєвим зниженням порівняно з показниками 2022 року, згідно зі звітом Radu vodню минулого року.

Дослідження випадку: Інтеграція багатостекового електролізера AEM у європейських проектах

У районі Рейнланд-Пфальц у Німеччині розташовано об'єкт потужністю 4,8 мегаватт, який поєднує дванадцять електролізерів AEM потужністю 400 кіловат кожен із вже існуючими системами біогазу. Це устаткування виробляє приблизно 650 тонн зеленого водню щороку, а його експлуатаційні витрати становлять близько половини від традиційних лужних методів. На об'єкті також встановлено спеціальну гібридну систему охолодження, яка скорочує споживання води до 60 відсотків. Запобіжні клапани, розташовані по краях, запобігають пересиханню мембран, коли система працює з неповним навантаженням, що продовжує термін служби всієї установки без необхідності частого обслуговування чи заміни компонентів.

ЧаП

Що особливого в технології AEM, яку використовує Enapter?

Технологія AEM компанії Enapter поєднує доступність традиційних лужних систем із експлуатаційними перевагами мембран з протонною провідністю (PEM), забезпечуючи кращу масштабованість разом з відновлюваними джерелами енергії.

Як технологія електролізу AEM від Enapter сприяє вигідному у ціновому плані виробництву водню?

Використовуючи неплатинові каталізатори, такі як нікель-залізо замість коштовних металів платинової групи, Enapter значно знизив вартість матеріалів, зберігаючи при цьому ефективність системи на рівні 75–78%.

Які переваги мають електролізери Enapter без використання ПГМ?

Електролізери Enapter без використання ПГМ характеризуються підвищеною ефективністю, нижчою вартістю та кращою довговічністю порівняно з традиційними лужними системами, що робить їх ідеальними для роботи зі змінними джерелами відновлюваної енергії.

Наскільки масштабовані системи електролізу AEM від Enapter?

Модульна конструкція Enapter та стандартизовані модулі AEM потужністю 1 МВт дозволяють масштабувати установки, забезпечуючи досягнення проектами декількох мегаватт потужності та отримання вигоди від зниження капіталовкладень та ефективної експлуатації.