Uw gids over elektrolyzers voor waterstofproductie

Als energiedrager van de toekomst speelt waterstof een belangrijke rol in de strijd tegen opwarming van de aarde. Om uw eigen betrouwbare gastoevoer te verkrijgen, hebt u alleen de juiste waterstofproductietechnologieën nodig. Dit is allereerst een zogeheten "elektrolyzer". Dat is de naam van het apparaat waarin water wordt opgesplitst in waterstof en zuurstof. 

U kunt die waterstof dan onder hoge druk opslaan in drukvaten. Op verzoek kan dan met behulp van een apparaat, een brandstofcel genaamd, schone energie worden geproduceerd.

Het probleem is dat waterstof het kleinste bekende molecuul is, wat betekent dat het te veel ruimte in beslag zou nemen om op te slaan. Daarom moet het eerst worden gecomprimeerd. 

"Groene waterstofproductie" splitst watermoleculen om waterstof en zuivere zuurstof te maken. Hiervoor is een elektrolyzer vereist, die doorgaans het duurste deel van een dergelijke installatie is wat betreft kapitaal- en bedrijfskosten. Het is goed voor ongeveer 70% van de totale kosten van dit soort waterstofproductietechnologieën. 

Maar niet elke elektrolyzer is hetzelfde. Er zijn zelfs vier belangrijkste technologieën. Als u uw eigen waterstof wilt produceren, moet u eerst bepalen welk type elektrolyzer de optimale oplossing is voor uw bedrijfsactiviteiten. 

Dat hangt allemaal af van uw toepassing. De energie die wordt gewonnen uit waterstof kan op veel verschillende gebieden worden ingezet – van bussen die rijden op waterstof tot energiecentrales. 
 

Laten we eens kijken naar de vier verschillende typen elektrolyzers en waarin ze zich van elkaar onderscheiden: 

• Alkalische elektrolyzers: Dit zijn de oudste industriële elektrolyzers en ze bestaan al vele jaren. Hier worden hydroxide-ionen door de elektrolyt getransporteerd (in dit geval een alkalische oplossing) van een kathode naar een anode. Dit produceert waterstof. 
• Polymeer-elektrolytmembraan (PEM): In deze elektrolyzers wordt een vaste polymeerelektrolyt gebruikt om protonen van de anode naar de kathode te leiden. Tegelijkertijd zijn de elektroden elektrisch geïsoleerd. 
• Vaste oxide-elektrolyzers: Deze elektrolyzers gebruiken een massief keramisch materiaal als elektrolyt en genereren op een andere manier waterstof. Bij gebruik van verhoogde temperaturen geleidt de elektrolyt negatief geladen zuurstofionen. 
• Anionenuitwisselingsmembraan (AEM): De werking van deze opkomende technologie is vergelijkbaar met die van alkalische elektrolyse. In tegenstelling tot PEM-elektrolyse zijn er echter geen dure edelmetalen nodig. 

Elk elektrolyzersysteem heeft zijn eigen voordelen en nadelen.
 

• Alkaline: Voor dit type elektrolyzer zijn geen zeldzame metalen vereist. Het is veel goedkoper dan PEM. Aan de andere kant reageert het langzaam op schommelingen en duurt het opstarten ongeveer 20 minuten. 
• PEM: Dit is een zeer populaire technologie geworden. Deze is duurder dan alkalische elektrolyzers, deels omdat er zeldzame metalen nodig zijn. Er is echter een snelle reactie op schommelingen en het opstarten gebeurt onmiddellijk. 
• Vaste oxide: Dit is de meest efficiënte, maar voorlopig ook nog erg dure technologie, die industrialisatie nadert. Het ligt voor de hand dat wanneer de technologie breder zal worden toegepast de kosten in de loop der tijd lager zullen worden.  
• AEM: Deze technologie, een combinatie van alkaline en PEM, is nog niet geïndustrialiseerd. Het is flexibele technologie die geen gebruik vereist van zeldzame metalen. Zodra deze technologie verder is ontwikkeld, kan deze een duurzaam alternatief voor PEM worden

Elk van deze waterstofproductietechnologieën heeft een eigen optimum. Dit optimum bepaalt voor welke toepassingen de technologie optimaal kan worden gebruikt (de onderstaande cijfers gaan uit van een uitlaatdruk van 5-100 bar). 
 

• Alkalisch: Hier is de toevoerdruk relatief laag, variërend van 0 tot 16 bar en in zeldzame gevallen iets hoger. Deze beproefde technologie is ideaal voor toepassingen van 10-20 MW. 
• PEM: De normale toevoerdruk bij de inlaat voor deze technologie is 30 bar, maar kan ook 10 bar hoger of lager zijn. Dankzij de snelle responstijd is het een uitstekende keuze voor kleinere installaties. Hoewel deze technologie duurder is, is deze ook geschikt voor een breder scala aan toepassingen (van 10-40 MW). 
• Vaste oxide: Deze technologie vereist stoom, wat betekent dat het een uitstekende keuze is voor elke bedrijfsactiviteit waarbij processtoom wordt gegenereerd. De toevoerdruk bij de inlaat is ongeveer gelijk aan die van de atmosferische druk. Deze technologie, die nog vrij nieuw is, is het beste voor toepassingen van 5-20 MW.  
• AEM: Wat de toepassingen betreft, is deze vergelijkbaar met PEM. De toevoerdruk bij de inlaat is gewoonlijk 30 bar, maar kan 10 bar lager of hoger zijn. Deze technologie, die nog wordt verfijnd, is uitermate geschikt voor toepassingen van 10-40 MW. 

Atlas Copco heeft in-house meerdere technologieën ontwikkeld als aanvulling op elk type elektrolyzertechnologie. Dit omvat ook een hybride oplossing die werkt met verschillende soorten elektrolyzers en toepassingen. 

Als dit klinkt als het soort flexibiliteit dat voor u nuttig zou zijn – of als u niet zeker weet welke technologie het beste voor u is – neem dan nu contact op met een van onze specialisten op het gebied van waterstofproductie. Zij zullen met u samenwerken om de optimale oplossing te vinden.