Ein neuer Akteur im Wettlauf um Wasserstoffenergie: Warum ist die bipolare Membran-Elektrodialyse (BPED) so populär?

Vor dem Hintergrund der globalen Energiewende bietet die Wasserstoffenergie beispiellose Entwicklungschancen. Von der Politik bis zu den Kapitalmärkten ist „grüner Wasserstoff“ zu einem häufig verwendeten Schlagwort geworden. Im Wettlauf um die Wasserstoffproduktionstechnologie gibt es neben den bekannten alkalische Wasserelektrolyse (EHRFURCHT), Protonenaustauschmembran-Elektrolyse (PEMEC) und Festoxid-Elektrolyseure (SOEC), eine relativ unauffällige, aber dennoch vielversprechende Technologie, entwickelt sich still und leise –bipolare Membran-Elektrodialyse (BPED).

I. Was ist bipolare Membran-Elektrodialyse?

Die Kernkomponente der bipolaren Membran-Elektrodialyse ist der Membranstapel. Die Anordnung bipolarer Membranen mit herkömmlichen Kationenaustauschermembranen (CEM) und Anionenaustauschmembranen Die Bipolarmembran-Elektrodialysezelle (AEM) besteht aus mehreren Komponenten in einer bestimmten Anordnung. Die Bipolarmembran und die Kationenaustauschermembran bilden die Säurekammer, die Bipolarmembran und die Anionenaustauschermembran die Alkalikammer und die Kationenaustauschermembran und die Anionenaustauschermembran die Salzkammer. Die Salzlösung gelangt in die Salzkammer. Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes wandern Kationen durch die Kationenmembran zur Kathode und Anionen durch die Anionenmembran zur Anode. Die von der Bipolarmembran erzeugten H⁺-Ionen gelangen in die Säurekammer und verbinden sich mit den wandernden Anionen zu Säure. Die von der Bipolarmembran erzeugten OH⁻-Ionen gelangen in die Alkalikammer und verbinden sich mit den wandernden Kationen zu Alkali. Der Salzgehalt in der Salzkammer nimmt kontinuierlich ab, bis schließlich die Entsalzung erreicht ist. Anschließend werden in der Säure- bzw. Alkalikammer Säure bzw. Alkali freigesetzt. Der gesamte Prozess benötigt keine chemischen Reagenzien, sondern lediglich Strom und Wasser.

II. Zwei Kernaufgaben von BPED im Wasserstoffenergiesektor

1. Herstellung einer alkalischen Lösung bei der alkalischen Wasserelektrolyse zur Wasserstofferzeugung

Bei der alkalischen Wasserelektrolyse zur Wasserstofferzeugung wird typischerweise KOH als Elektrolyt verwendet. Traditionell werden diese alkalischen Lösungen chemisch hergestellt, was nicht nur energieintensiv ist, sondern auch Sicherheitsrisiken beim Transport und der Lagerung birgt. BPED hingegen kann hochreines KOH direkt vor Ort aus kostengünstigen Salzlösungen wie KCl herstellen und gleichzeitig die entsprechende Salzsäure als Nebenprodukt gewinnen. Das bedeutet:

Verringerter Transport gefährlicher Chemikalien: Der Ersatz von Alkali durch Salz verbessert die Sicherheit erheblich;

Geringere Rohstoffkosten: Salz ist viel billiger als fertiges Alkali;

Vor Ort erreichte Vorbereitung: In Kombination mit dem Elektrolyseur entsteht ein integriertes Wasserstoffproduktionssystem.

2. Wichtige Zusammenhänge bei der PEM-Elektrolyse zur Wasserstofferzeugung

Die Protonenaustauschmembran-Elektrolyse (PEM) ist eine der gängigsten Technologien zur Erzeugung von grünem Hochdruckwasserstoff. Sie stellt jedoch extrem hohe Anforderungen an die Wasserqualität, und die Anodenseite muss ein saures Milieu aufweisen, um die Protonenleitfähigkeit zu erhalten. Im PEM-Wasserstoffproduktionssystem spielt die BPED zwei Schlüsselrollen:

Herstellung von Reinstwasser: Durch BPED-Entsalzung können Spurenionen im Wasser effizient entfernt werden, um Reinstwasser mit einem spezifischen Widerstand von 18,2 MΩ·cm zu erzeugen;

Säureregeneration: Die Säure auf der Anodenseite des PEM-Systems wird während des Betriebs allmählich durch Metallionen verunreinigt. BPED kann diese Verunreinigungskationen selektiv entfernen, wodurch die Säure recycelt und die Lebensdauer des Elektrolyseurs verlängert wird.

III. Schlussfolgerung

Der Wettbewerb im Wasserstoffsektor ist im Wesentlichen ein Wettstreit um Effizienz und Kosten. Die bipolare Membran-Elektrodialyse (BPED) mit ihrer einzigartigen Fähigkeit zur Wasserspaltung eröffnet neue technologische Wege in verschiedenen Phasen der Wasserstoffproduktion. Sie versucht nicht, etablierte Technologien zu ersetzen, sondern schließt Lücken, die traditionelle Methoden nur schwer bewältigen können, und fungiert somit als Ergänzung und Partner. Für Branchenexperten geht es bei der Fokussierung auf BPED nicht darum, einem Konzept nachzujagen, sondern einen saubereren, flexibleren und stärker integrierten Prozessansatz zu erkennen. In dieser entscheidenden Phase des Übergangs der Wasserstoffindustrie von einer politikgesteuerten zu einer marktorientierten Technologie verdient jede Technologie, die die Gesamtlebenszykluskosten senken kann, ernsthafte Beachtung.

Häufig gestellte Fragen:

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Wir sind in Anhui, China, ansässig, seit 2011 tätig und verkaufen nach Südostasien, Nordamerika, Osteuropa und Südasien.

2. Können Sie die Nennleistung oder die Nennspannung anpassen?
Ja, die Individualisierung von Produkten ist zulässig.

3. Kann Ihr Unternehmen ein komplettes System (Brennstoffzelle, Wasserstoffproduktion, Wasserstoffspeicherung, Wasserstoffversorgungssystem) liefern?
Ja, wir können das notwendige Zubehör entsprechend bereitstellen.