Tập trung chiến lược của Enapter vào Công nghệ Màng Trao đổi Anion (AEM)

Vai trò của AEM trong tầm nhìn khí hydro xanh của Enapter

Enapter phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ Màng Trao đổi Anion (AEM) trong cách tiếp cận của họ nhằm sản xuất khí hydro xanh một cách hiệu quả thông qua quá trình điện phân nước. Điều làm nên sự đặc biệt của AEM là khả năng kết hợp giữa mức giá phải chăng của các hệ thống kiềm truyền thống, đồng thời vẫn mang lại hiệu suất vận hành linh hoạt gần giống với PEM trong nhiều điều kiện khác nhau. Sự kết hợp này cho phép mở rộng quy mô tốt hơn khi tích hợp với các nguồn năng lượng tái tạo, điều này rất quan trọng vì theo số liệu của IEA năm ngoái, hydro có tiềm năng đáp ứng khoảng 18% nhu cầu năng lượng toàn cầu vào năm 2050. Các sản phẩm như AEM Flex 120 thực sự giúp đẩy nhanh tiến độ vì chúng được thiết kế dạng mô-đun, có thể dễ dàng lắp ráp nối ghép với nhau, từ đó việc xây dựng cơ sở hạ tầng hydro ở quy mô công nghiệp trở nên đơn giản và tiết kiệm chi phí hơn.

Vị thế của Enapter trên Thị trường Điện phân AEM Toàn cầu

Các dự báo thị trường dự đoán rằng lĩnh vực điện phân AEM trên toàn thế giới sẽ đạt khoảng 1,2 tỷ USD vào năm 2033, tăng trưởng với tốc độ khoảng 9 phần trăm mỗi năm theo các báo cáo ngành công nghiệp gần đây từ năm 2023. Hiện tại, Enapter đang chiếm khoảng từ 12 đến 15 phần trăm thị phần trong phân khúc thị trường ngách này nhờ công nghệ màng điện cực độc quyền kết hợp với các phương pháp sản xuất được tối ưu hóa. Phần lớn nhu cầu đến từ khu vực Châu Á - Thái Bình Dương, chiếm khoảng 40 phần trăm tổng doanh số bán hàng, chủ yếu là do các khoản đầu tư lớn vào cơ sở hạ tầng hydro ở Trung Quốc. Trong khi đó, tại châu Âu, các công ty đang tập trung nhiều hơn vào các dự án quy mô nhỏ hơn như các trạm tiếp nhiên liệu hydro cho phương tiện giao thông. Bằng cách hợp tác với các đơn vị vận hành trang trại năng lượng mặt trời và gió, Enapter đóng một vai trò then chốt trong việc giúp các quốc gia đạt được các mục tiêu môi trường tham vọng, cụ thể là mục tiêu do các tổ chức quốc tế đề ra nhằm sản xuất 110 triệu tấn hydro sạch hàng năm vào cuối thập kỷ này.

Tích hợp AEM với các chất xúc tác không chứa PGM để sản xuất hydro hiệu quả về chi phí

Việc thay thế các kim loại quý hiếm đắt tiền bằng chất xúc tác niken-sắt đã giúp Enapter giảm chi phí vật liệu khoảng 60 đến có thể là 70 phần trăm, trong khi vẫn duy trì hiệu suất hệ thống ở mức khoảng 75% đến 78%. Nhìn vào công nghệ màng mới nhất của họ, những thiết bị này có thể đạt được mật độ dòng điện khoảng 2 ampe trên mỗi centimét vuông chỉ ở mức 1,8 vôn khi sử dụng các vật liệu thực sự khá phổ biến trong tự nhiên. Đây là mức tăng trưởng đáng kể 35% so với các mẫu thế hệ đầu tiên. Điều này có ý nghĩa gì đối với các ứng dụng thực tế? Nó giúp giảm chi phí sản xuất hydro xuống dưới ba đô la Mỹ mỗi kilogram trong điều kiện lý tưởng, từ đó mở ra khả năng cho các ngành công nghiệp muốn giảm phát thải carbon mà không phải phụ thuộc vào trợ cấp của chính phủ. Hơn nữa, toàn bộ hệ thống hoạt động tốt với các nguồn năng lượng tái tạo như tấm pin mặt trời và tuabin gió. Ngay cả khi nguồn điện cung cấp từ các nguồn này không đủ, hệ thống vẫn vận hành trơn tru mà không bị gián đoạn.

Hiệu suất và Hiệu quả của Các Bộ điện phân AEM không sử dụng PGM của Enapter

Tăng cường Hiệu suất khi Sử dụng Xúc tác Kim loại Không quý trong Các Hệ thống AEM

Các bộ điện phân AEM không dùng PGM của Enapter hoạt động hiệu quả hơn khoảng 8 đến 12 phần trăm so với các hệ thống kiềm truyền thống theo nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Quốc tế về Năng lượng Hydro vào năm 2023. Sự cải thiện này bắt nguồn từ các chất xúc tác đặc biệt bằng niken-sắt của họ, giúp duy trì hiệu suất điện áp trên 74% ngay cả khi vận hành ở mức 1 A mỗi centimét vuông. Điều gì làm cho những chất xúc tác này trở nên tốt như vậy? Chúng giảm chi phí khoảng 90% so với các hệ thống PEM đắt tiền vốn cần nhiều iridi và platin. Một số hiện tượng thú vị cũng xảy ra với các oxit coban-mangan—chúng thực sự làm giảm điện thế vượt mức tới 180 milivôn so với các điện cực kiềm thông thường. Và đây là một điểm rất thực tiễn: thiết kế của Enapter bị suy giảm chậm gấp bốn lần so với các cụm pin PEM trong các chế độ vận hành dừng và khởi động. Điều đó có nghĩa là các bộ điện phân này xử lý tốt hơn các biến động từ các nguồn năng lượng tái tạo như tấm pin mặt trời và tuabin gió mà không bị hỏng nhanh như trước.

Dung Lượng Trao Đổi Ion Và Độ Bền Cơ Học Trong Màng AEM Mỏng

Các màng AEM dạng mỏng của Enapter có độ dày từ 40 đến 60 micromet và đạt được sự kết hợp ấn tượng giữa khả năng trao đổi ion dưới 3,2 mmol mỗi gam với độ bền kéo đáng nể trên 30 MPa. Sự kết hợp này tạo ra các tế bào vừa nhỏ gọn vừa đủ chắc chắn cho các ứng dụng thực tế. Khi được kiểm tra liên tục trong 8.000 giờ ở nhiệt độ 80 độ C trong môi trường kiềm, những màng này vẫn giữ được khoảng 93% độ dẫn điện ban đầu. Con số này thể hiện mức tăng trưởng vững chắc 25% so với các phiên bản công nghệ AEM trước đó, theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Materials Today Energy năm ngoái. Kỹ thuật liên kết chéo đặc biệt của họ giúp hạn chế độ trương phồng xuống dưới 15%, ngay cả khi tiếp xúc với dung dịch kali hydroxide đậm đặc. Do đó, chúng duy trì hình dạng và độ nguyên vẹn ngay cả dưới chênh lệch áp suất lên tới 50 bar. Tất cả những đặc tính này cho phép mật độ công suất của cụm tế bào đạt trên 4,5 watt mỗi centimét vuông, cao hơn khoảng 40% so với các mẫu mô hình nguyên mẫu đầu tiên.

Thiết kế và Mở rộng Quy mô Công nghiệp cho Hệ thống Điện phân AEM Không khe hở

Thiết kế Kiến trúc Điện phân Tích hợp, Hiệu suất Cao

Enapter đã phát triển một hệ thống điện phân AEM không khe hở đạt hiệu suất cụm khoảng 85% nhờ các màng siêu mỏng dưới 100 micron cùng với các lớp chất xúc tác được tối ưu hóa thông minh. Cấu hình này giảm điện trở ion khoảng 40% so với các hệ thống kiềm thông thường theo nghiên cứu của Viện Fraunhofer vào năm 2024. Điều làm cho công nghệ này nổi bật hơn nữa là thiết kế trường dòng đặc biệt của nó, có khả năng duy trì mật độ dòng điện ấn tượng ở mức 2 volt mà không để lượng khí khuếch tán quá nhiều giữa các buồng. Toàn bộ hệ thống duy trì tỷ lệ khuếch tán khí dưới 2% trong khi chiếm diện tích nhỏ hơn khoảng 30% so với các hệ thống PEM tương tự đang có trên thị trường hiện nay.

Thiết kế Mô-đun và Khả năng Mở rộng cho Triển khai Thương mại

Các mô-đun AEM tiêu chuẩn 1MW cho phép mở rộng lên các hệ thống nhiều MW vì chúng sử dụng các tấm lưỡng cực ép khít cùng với lắp ráp tự động cho các lớp khuếch tán khí. Nhìn vào dữ liệu thực tế từ các triển khai thử nghiệm, chúng tôi thấy thời gian hoạt động đạt khoảng 92 phần trăm trong hơn 12.000 giờ vận hành. Điều thú vị là tốc độ phản hồi của các hệ thống này cũng rất nhanh - tối đa khoảng mười lăm phút khi có sự thay đổi trong nguồn cung năng lượng tái tạo. Khi nói về các dự án lớn hơn, ví dụ bất kỳ dự án nào trên 10MW, chi phí đã giảm đáng kể. Chi phí đầu tư hiện ở mức khoảng 500 USD mỗi kW, đây là mức giảm khá mạnh so với những gì được ghi nhận vào năm 2022 theo báo cáo của Hội đồng Hydrogen từ năm ngoái.

Nghiên cứu trường hợp: Tích hợp điện phân AEM nhiều cụm trong các dự án tại châu Âu

Tại khu vực Rhineland-Palatinate của Đức, có một cơ sở công suất 4,8 megawatt kết hợp mười hai cụm AEM 400 kilowatt với các hệ thống biogas đã tồn tại. Thiết lập này sản xuất khoảng 650 tấn khí hydro xanh mỗi năm, đồng thời chi phí vận hành chỉ bằng khoảng một nửa so với phương pháp kiềm truyền thống. Nhà máy còn được trang bị hệ thống làm mát lai đặc biệt giúp giảm tiêu thụ nước tới 60 phần trăm. Các van an toàn đặt dọc theo các cạnh giúp ngăn màng bị khô khi hệ thống vận hành ở mức công suất thấp hơn, từ đó kéo dài tuổi thọ hoạt động mà không cần bảo trì thường xuyên hay thay thế linh kiện.

Câu hỏi thường gặp

Điều gì làm nên sự đặc biệt của công nghệ AEM do Enapter sử dụng?

Công nghệ AEM của Enapter kết hợp ưu điểm về chi phí của các hệ thống kiềm truyền thống với những lợi thế vận hành của màng trao đổi proton (PEM), mang lại khả năng mở rộng tốt hơn khi kết nối với các nguồn năng lượng tái tạo.

Công nghệ điện phân AEM của Enapter đóng góp như thế nào vào việc sản xuất hydro hiệu quả về chi phí?

Bằng cách sử dụng các chất xúc tác không phải kim loại quý như niken sắt thay vì các kim loại thuộc nhóm bạch kim đắt tiền, Enapter đã giảm đáng kể chi phí vật liệu trong khi vẫn duy trì hiệu suất hệ thống ở mức khoảng 75% đến 78%.

Những lợi ích của bộ điện phân không dùng PGM của Enapter là gì?

Các bộ điện phân không dùng PGM của Enapter thể hiện hiệu suất cao hơn, chi phí thấp hơn và độ bền tốt hơn so với các hệ thống kiềm truyền thống, khiến chúng rất phù hợp để xử lý tính biến đổi của các nguồn năng lượng tái tạo.

Các hệ thống điện phân AEM của Enapter có khả năng mở rộng quy mô như thế nào?

Thiết kế mô-đun và các mô-đun AEM tiêu chuẩn 1MW của Enapter cho phép lắp đặt linh hoạt theo quy mô, giúp các dự án đạt được nhiều megawatt và hưởng lợi từ chi phí đầu tư ban đầu giảm cùng với vận hành hiệu quả.