Die Zukunft der Wasserstoffproduktion
Die PEM (Proton Exchange Membrane) Elektrolyse gewinnt zunehmend an Bedeutung, wenn es um die effiziente und umweltfreundliche Herstellung von grünem Wasserstoff geht. Als eine der fortschrittlichsten Technologien für die Wasserstoffproduktion bietet sie viele Vorteile gegenüber traditionellen Methoden.
Doch was macht die PEM Elektrolyse so besonders? Es ist ihre Fähigkeit, in Kombination mit erneuerbaren Energien eine nachhaltige und emissionsfreie Wasserstoffproduktion zu ermöglichen.
Verfahren - Prinzip - Prozesse
Die PEM Wasserelektrolyse ist ein elektrochemisches Verfahren, bei dem Wasser mittels elektrischer Energie in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) zerlegt wird. Hierbei kommt eine spezielle Membran zum Einsatz, die nur für Wasserstoff-Protonen leitfähig ist und so eine effiziente Trennung der Gase ermöglicht.
Bei PEM Elektrolyseuren wird eine Proton Exchange Membrane verwendet, die als Festpolymer Elektrolyt fungiert. Diese Membran trennt die Anode von der Kathode und sorgt dafür, dass nur Wasserstoffionen (Protonen) durchgelassen werden.
An der Anode wird Wasser zu Sauerstoff, Wasserstoff-Protonen und Elektronen oxidiert. Die Protonen werden durch die Membran zur Kathode geleitet, wo sie mit Elektronen zu Wasserstoff rekombiniert werden. Dieser Prozess läuft unter hohen Stromdichten ab und ermöglicht eine hohe Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig kompakter Bauweise.
Der erzeugte Wasserstoff kann als Energieträger genutzt und gespeichert werden, während der Sauerstoff als Nebenprodukt freigesetzt wird.
Der Prozess beginnt mit der Wasseraufbereitung. Trinkwasser wird in einer Entsalzungsanlage gereinigt und als Reinstwasser in einem Puffertank zwischengespeichert.
Die Wasserqualität ist entscheidend, da Verunreinigungen die Membran und die Katalysatoren beschädigen können. Das Reinstwasser wird in einem Kreislauf geführt, der den Sauerstoffbehälter, Pumpen, Wärmetauscher und PEM-Stacks umfasst.
An der Anode im Stack erfolgt die eigentliche Aufspaltung des Wassers durch Zufuhr von elektrischer Energie, welche in Form von Gleichstrom durch die Leistungselektronik bereitgestellt wird. Die Protonen wandern durch die Proton Exchange Membrane zur Kathode und werden dort zu Wasserstoff reduziert.
Der Wasserstoff wird im Wasserstoffbehälter abgeschieden und in einer anschließenden Gasaufbereitung von überschüssigem Sauerstoff und Wasser befreit. Die Qualität des produzierten Wasserstoffs wird kontinuierlich durch eine Online-Gasanalyse überwacht.
Der PEM-Elektrolyseur-Stack ist so konzipiert, dass er eine hohe Energieeffizienz und lange Lebensdauer bietet. Die sorgfältige Auswahl und Qualität der Materialien, sowie die präzise Konstruktion der einzelnen Komponenten sind entscheidend für die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des gesamten Systems.
Der greenelectrolyzer ist mit modernster PEM-Technologie ausgestattet und bietet die perfekte Lösung für Ihre dezentrale Wasserstoffproduktion. Profitieren Sie von schlüsselfertigen Containerlösungen und einem erstklassigen Service – Made in Germany. Gestalten Sie jetzt mit uns die grüne Energiezukunft!
Wir bieten Ihnen komplette Wasserstoffproduktions- und Verteilungsanlagen zum Aufbau einer dezentralen Wasserstoffversorgung.
Diese enthalten zusätzlich zum Elektrolyseur auch Tankstellenlösungen mit integrierter Verdichtung, Speicherung, Kühlung und Abfüllung
von Wasserstoff.
Neben der PEM Wasserelektrolyse gibt es verschiedene andere Verfahren der Wasserstoffelektrolyse z.B.:
Diese Methode verwendet eine alkalische Lösung, meist Kaliumhydroxid (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH), als Elektrolyt.
Die alkalische Elektrolyse ist bekannt für ihre Robustheit und Kosteneffizienz. Sie hat in der Regel geringere Effizienzen und langsamere Reaktionszeiten im Vergleich zur PEM-Elektrolyse.
Zudem ist die alkalische Elektrolyse oft weniger kompakt und flexibel in ihrer Anwendung.
Diese Methode nutzt Wärmeenergie zur Unterstützung des Elektrolyseprozesses und arbeitet bei sehr hohen Temperaturen, oft über 800 °C. Die hohe Leistungsfähigkeit resultiert aus der Kombination von elektrischer und thermischer Energie.
Durch die hohen Temperaturen stellt sie höhere Anforderungen an die Materialbeständigkeit und Infrastruktur. Nach aktuellem Stand der Technik ist sie bei Lebensdauer und Robustheit gegenüber der PEM-Elektrolyse und der alkalischen Elektrolyse unterlegen.
Der Wirkungsgrad der PEM-Elektrolyse wird als Verhältnis der nutzbaren chemischen Energie des erzeugten Wasserstoffs zur eingesetzten elektrischen Energie berechnet.
Bei der PEM Elektrolyse liegt er typischerweise zwischen 60% und 80%. Dieser Wert variiert je nach Systemdesign, Betriebskonditionen und verwendeten Materialien.
Fortschritte in der Technologie und Materialforschung zielen darauf ab, die Effektivität weiter zu erhöhen und den Energiebedarf zu minimieren.
Grüner Wasserstoff für eine umweltfreundliche Zukunft
Gemeinsam machen wir es erfolgreich.
Neben der hohen Leistungsfähigkeit bietet die PEM Elektrolyse zahlreiche weitere Vorteile, die sie zu einer idealen Wahl für die Wasserstoffproduktion machen:
Wirkungsgrad von 60–80 %, abhängig von Betriebsparametern.
Flexible Anpassung an schwankende Stromquellen wie erneuerbare Energien.
Platzsparendes Design und hohe Leistungsdichte.
Produktion von nahezu reinem Wasserstoff ohne aufwendige Nachreinigung.
Wasserstoff kann mit höherem Druck erzeugt werden, was Verdichtungsaufwand verringert.
Schnelles Hoch- und Herunterfahren ermöglicht Lastmanagement im Stromnetz.
Bei FEST Elektrolyseuren wird der Wasserstoff mit hohem Druck produziert, sodass eine energetische und kommerzielle effiziente Einbindung in ein Gesamtsystem einfach realisiert werden kann. Damit kann der Wasserstoff in vielen Anwendungen direkt verwendet werden.
Sie wollen mehr darüber erfahren?
Die Einsatzmöglichkeiten der PEM Wasserelektrolyse sind vielfältig wie z.B.
Der Wasserstoff aus der PEM-Elektrolyse wird z.B. in der chemischen Industrie, Metallverarbeitung, Glasherstellung und Lebensmittelproduktion vielfältig genutzt.
PEM-Elektrolyse liefert grünen Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge und ermöglicht eine emissionsfreie Mobilität mit hoher Reichweite und kurzen Betankungszeiten.
PEM-Elektrolyse wandelt überschüssigen Strom aus erneuerbaren Quellen in Wasserstoff um, der gespeichert und bei Bedarf rückverstromt oder direkt genutzt werden kann.
Schlüsselrolle in der Energiewende
Die PEM Elektrolyse spielt eine Schlüsselrolle in der globalen Energiewende. Mit der zunehmenden Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien und der Notwendigkeit, CO2-Emissionen zu reduzieren, wird die Nachfrage nach sauberem Wasserstoff weiter steigen.
Forschungen und Entwicklungen in diesem Bereich zielen darauf ab, die Effizienz zu steigern und die Kosten zu senken, um die PEM Elektrolyse als Standardtechnologie für die Wasserstoffproduktion zu etablieren.
Die PEM Elektrolyse ist eine zukunftsweisende Technologie zur Wasserstoffproduktion. Sie bietet nicht nur hohe Effizienz und Flexibilität, sondern auch eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten.
Trotz bestehender Herausforderungen zeigt die Entwicklung in diesem Bereich vielversprechende Fortschritte, die zur Erreichung globaler Klimaziele beitragen können. Die PEM Elektrolyse wird somit eine zentrale Rolle in der Energielandschaft der Zukunft spielen.
Kontakt
Pascal Pewinski
Vice President Sales and Business Development
FEST GmbH
Sie müssen den Inhalt von reCAPTCHA laden, um das Formular abzuschicken. Bitte beachten Sie, dass dabei Daten mit Drittanbietern ausgetauscht werden.
Mehr InformationenSie sehen gerade einen Platzhalterinhalt von Google Maps. Um auf den eigentlichen Inhalt zuzugreifen, klicken Sie auf die Schaltfläche unten. Bitte beachten Sie, dass dabei Daten an Drittanbieter weitergegeben werden.
Mehr Informationen
