Elektrolizery bezmembranowe: wodór i tlen klasy medycznej bez PEM

Trzy drogi do wodoru z wody

Elektrolizer rozkłada wodę na wodór i tlen prądem stałym. Różnice między technologiami sprowadzają się do tego, jak oddziela się oba gazy i z czego zbudowany jest stos.

	PEM	Alkaliczny (AEL)	Bezmembranowy (MFE)
Rozdział gazów	Membrana polimerowa	Diafragma w elektrolicie KOH	Brak; gazy powstają razem i są rozdzielane po stosie
Katalizatory	Platyna, iryd	Nikiel	Bez metali z grupy platynowców
Woda zasilająca	Demineralizowana, bardzo czysta	Demineralizowana	Pitna (50–300 mg/l), bez odrzutu z oczyszczania
Czystość wodoru	Do 99,999 %	99,5–99,9 %	99,57 %, z osuszaczem DeOxy do 99,999 %
Tlen	Odpad lub do odzysku	Odpad	Produkt o czystości do 99,8 % (klasa medyczna)
Żywotność stosu	7–10 lat	10–15 lat	25 lat
Dynamika	Bardzo dobra	Ograniczona	Dobra
Recykling stosu	Trudny	Średni	Ponad 98 % materiałów

Elektrolizer bezmembranowy nie jest lepszy we wszystkim: ma niższą gęstość prądu niż PEM, więc zajmuje więcej miejsca na megawat. Wygrywa tam, gdzie liczy się koszt, prostota, dostęp do wody i drugi produkt: tlen.

Jak działa elektrolizer bezmembranowy

1. Woda z elektrolitem trafia do stosu, w którym na elektrodach powstaje mieszanina wodoru i tlenu.
2. Mieszanina jest osuszana i schładzana; w opatentowanym układzie kriogenicznym tlen skrapla się (−183 °C), a wodór pozostaje gazem. Rozdział jest fizyczny, nie membranowy, dlatego nic się nie zużywa.
3. Wodór trafia do sprężarki, magazynu lub skraplarki; tlen do zbiornika jako produkt klasy medycznej lub przemysłowej.

Rozdział kriogeniczny wymaga chłodu, a to jest obszar, w którym Fabrum ma własne kriochłodziarki.

Dane techniczne modułu MFE220

Parametr	Wartość
Produkcja wodoru	do 450 kg/dobę
Produkcja tlenu	do 3600 kg/dobę
Czystość wodoru	99,57 %, z opcjonalnym osuszaczem DeOxy do 99,999 %
Czystość tlenu	do 99,8 %
Ciśnienie robocze	do 34 bar
Zużycie wody	poniżej ok. 200 l/h, woda pitna 50–300 mg/l
Moc stosu	1,0 MW, zasilanie 400–415 V, 50 Hz
Sprawność instalacji	poniżej 59 kWh/kg H2
Zabudowa	kontener 40 stóp, 29,5 t
Temperatura pracy	od −10 do +35 °C (standard)
Sterowanie	PLC Siemens, Modbus/Ethernet
Przeglądy	co 6 i 12 miesięcy
Żywotność stosu	25 lat (gwarancja z umową serwisową)

Instalacje wielomegawatowe buduje się z kolejnych modułów.

Kiedy elektrolizer bezmembranowy ma sens

• Zakład potrzebuje tlenu: szpitale, oczyszczalnie ścieków (napowietrzanie), huty szkła, spawalnictwo, akwakultura. Tlen z PEM jest zwykle wyrzucany; tu jest produktem.
• Woda jest problemem: brak stacji demineralizacji, odległe lokalizacje, kopalnie.
• Horyzont 20+ lat: stos bez wymiany przez 25 lat zmienia rachunek całego projektu.
• Wodór ma być skraplany: elektrolizer, skraplarka i magazyn z jednej ręki, bez interfejsów między dostawcami.

Nasza odpowiedź: Fabrum

Fabrum dostarcza elektrolizery bezmembranowe w kontenerach jako część kompletnych instalacji: od wody i prądu, przez sprężanie lub skraplanie, po magazyn i stację tankowania. Dla polskich klientów Enerwis przygotowuje koncepcję z bilansem wodoru, tlenu, wody i energii oraz wstępną ocenę opłacalności z uwzględnieniem sprzedaży tlenu.

Co przygotować do zapytania

• zapotrzebowanie na wodór (kg/dobę), ciśnienie i czystość, forma (gaz, ciecz),
• czy jest odbiorca tlenu i jaki (klasa medyczna, przemysłowa), ile,
• dostępna moc i profil cen energii (ciągła, OZE, nadwyżki),
• woda: źródło, jakość, ilość,
• miejsce na kontenery i strefy zagrożenia wybuchem.

FAQ

Ile energii zużywa elektrolizer na kilogram wodoru? Elektrolizer bezmembranowy MFE220 poniżej 59 kWh/kg dla całej instalacji; PEM i alkaliczne 50–55 kWh/kg dla samego stosu, więcej dla instalacji. Różnicę w sprawności rekompensuje brak wymiany stosu i przychód z tlenu.

Czy elektrolizer może pracować na wodzie z sieci? Tak, bezmembranowy przyjmuje wodę pitną o mineralizacji 50–300 mg/l bez stacji demineralizacji i nie produkuje odrzutu.

Jakiej czystości wodoru potrzebują ogniwa paliwowe? Norma ISO 14687 dla ogniw w pojazdach wymaga 99,97 % z limitami zanieczyszczeń; elektrolizer z osuszaczem DeOxy daje do 99,999 %.

Czy 1 MW wystarczy dla floty autobusów? 450 kg wodoru na dobę to zużycie 15–20 autobusów miejskich. Większe floty obsługuje kilka modułów.

Czy wodór z elektrolizera można od razu skroplić? Tak, po osuszeniu i oczyszczeniu trafia do skraplarki; Fabrum łączy oba urządzenia w jednej instalacji. Patrz skraplanie wodoru i stacje tankowania.