Ein System zur Wasserstofferzeugung durch alkalische Wasserelektrolyse besteht hauptsächlich aus dem alkalischen Elektrolyseurgehäuse und dem BOP-Hilfssystem (Balance of Plant). Die Wasserstofferzeugung durch alkalische Wasserelektrolyse bezeichnet den Prozess der Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse von Wasser in einer alkalischen Elektrolytumgebung. Der Elektrolyt ist üblicherweise eine Kaliumhydroxidlösung (KOH) mit einer Konzentration von etwa 31 % oder eine Natriumhydroxidlösung (NaOH) mit einer Konzentration von 26,5 %.

Der Grundkörper des alkalischen Elektrolyseurs besteht aus Endplatten, Elektrodenplatten und Elektroden. Bei der Wasserstofferzeugung erhalten Wassermoleküle im alkalischen Elektrolyseur Elektronen an der Kathode und bilden Wasserstoffgas und Hydroxidionen (OH₂). Diese Hydroxidionen gelangen durch eine Membran zur Anode. Unter angelegter Spannung reagieren sie zu Sauerstoffgas und Wasser. Nickelelektroden, Nickelmembranen und Dichtungen sind wichtige Materialien für alkalische Elektrolyseure. Die Nickelelektrode ist das wichtigste von DONGSHENG recycelte Material und zählt zu den wichtigsten Edelmetallen in Wasserstoffproduktionsanlagen.

Der PEM-Elektrolyseur ist das Kernstück der Anlage zur Wasserstofferzeugung durch PEM-Wasserelektrolyse

Ein PEM-Elektrolyseur verfügt typischerweise über Dutzende bis Hunderte von Elektrolysezellen. Er besteht im Wesentlichen aus einer Protonenaustauschmembran (PEM), Kathoden-/Anoden-Katalysatorschichten, Gasdiffusionsschichten (GDL) und Bipolarplatten. Der Wasserstofferzeugungsprozess in einem PEM-Elektrolyseur läuft im Allgemeinen folgendermaßen ab: Wasser gelangt durch die Bipolarplatte in die Gasdiffusionsschicht und erreicht dann die Protonenaustauschmembran. Nach Anlegen von Strom und Spannung spaltet sich das Wasser in Protonen (H₂) und Sauerstoffionen (O₂) auf. Die Sauerstoffionen setzen Elektronen frei und bilden Sauerstoffgas, das durch die Anodenröhre austritt. Die Protonen gelangen durch die Protonenmembran zur Kathode, wo sie sich mit Elektronen zu Wasserstoffgas verbinden, das durch die Kathodenröhre in einen Gas-Flüssigkeits-Separator austritt.

Vergleich der drei Elektrolyseurtypen in Anlagen zur Wasserstoffproduktion

1. Der alkalische Elektrolyseur verfügt über eine hohe und stabile Wasserstoffproduktionsgeschwindigkeit, eine Lebensdauer von bis zu 200.000 Stunden, ist für die Wasserstoffproduktion im großen Maßstab geeignet und kostengünstig.

2. PEM-Elektrolyseur: Schnellste Anlaufzeit. Da diese Anlage in einer stark sauren und oxidierenden Umgebung betrieben wird, ist sie auf Edelmetalle wie Iridium, Platin und Titan angewiesen. Die Wasserstoffproduktionskosten sind von allen dreien am höchsten. Daher eignet sie sich besser für kleine Anwendungen, die eine schnelle Reaktionszeit erfordern.

3. SOEC-Elektrolyseur: Er muss bei hohen Temperaturen arbeiten. Obwohl sein Energieverbrauch für die Wasserstoffproduktion am niedrigsten ist, sind seine Wasserstoffproduktionsgeschwindigkeit und Lebensdauer nicht so hoch wie beim alkalischen Elektrolyseur. Auch die Investitions- und Wartungskosten sind relativ hoch. Daher ist er für kommerzielle Anwendungen nicht gut geeignet.

Da Wasserstoffproduktionsanlagen mit PEM-Elektrolyseuren als Kern kleiner und leichter sind und ihre Edelmetallteile einen höheren Recyclingwert haben, kann DONGSHENG maßgeschneiderte professionelle Recyclinglösungen für diese Art von Anlagen anbieten.