Membran-Elektroden-Einheit (MEA) – Die Kernkomponente von AEM-Elektrolyseuren

Die Membran-Elektroden-Einheit (MEA), als Kernkomponente einer Anionenaustauschmembran (AEM) Elektrolyseur steuert den kritischen Prozess der Wasserelektrolyse zur Wasserstoffproduktion, ähnlich wie das Herz den Blutkreislauf antreibt. Er besteht hauptsächlich aus einer Anionenaustauschmembran (AEM), Katalysatorschichten und Gasdiffusionsschichten, die alle zusammenwirken, um eine effiziente und stabile Elektrolyse zu ermöglichen.

In einem AEM-Wasserelektrolysesystem beginnt das Herz kräftig zu schlagen, sobald Gleichspannung an die Elektroden angelegt wird. Wasser fließt in den Einlass, und am Kathodenkatalysator gewinnen die Wassermoleküle durch die Wasserstoffentwicklungsreaktion (HER) Elektronen, wodurch Wasserstoffgas freigesetzt und Hydroxidionen (OH⁻) erzeugt werden. Die Anionenaustauschmembran fungiert wie eine Herzklappe und leitet diese Hydroxidionen präzise von der Kathode zur Anode. An der Anode angekommen, durchlaufen die Hydroxidionen am Anodenkatalysator die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER), wobei Sauerstoff entsteht. Auf diese Weise zerlegt die MEA Wasser durch kontrollierten Ionentransport effizient in reinen Wasserstoff und Sauerstoff – ein sauberer, umweltfreundlicher Prozess, vergleichbar mit einer fein orchestrierten Energie-„Symphonie“.

Die starken Vorteile des AEM-Elektrolyseurs „Heart“​​

1. Erhebliche Kostenvorteile

Im Vergleich zur Protonenaustauschmembran-Elektrolyse (PEM) benötigen AEM-Wasserelektrolyse-MEAs keine teuren Edelmetallkatalysatoren wie Iridium. Stattdessen nutzen sie kostengünstige Übergangsmetallkatalysatoren, was die Wasserstoffproduktionskosten deutlich senkt. Darüber hinaus stellen AEM-Elektrolyseure geringere Anforderungen an die Wasserqualität und arbeiten effektiv mit verdünnten alkalischen Lösungen, was die Handhabung der Flüssigkeiten vereinfacht und Risiken reduziert. Die Elektrodenmaterialien sind zudem flexibler, sodass gängige Materialien wie vernickelter Edelstahl für Bipolarplatten verwendet werden können. Dies senkt die Kosten weiter und erleichtert die Produktion von grünem Wasserstoff.

2. Hohe Effizienz und ökologische Nachhaltigkeit

AEM MEAs zeichnen sich durch eine hervorragende Ionenselektivität und Leitfähigkeit aus, beschleunigen den Ionentransport und verbessern die Gesamteffizienz der Elektrolyse deutlich. Der gesamte Wasserstoffproduktionsprozess verbraucht ausschließlich Wasser als Ausgangsstoff, Wasserstoff und Sauerstoff sind die einzigen Nebenprodukte, wodurch eine umweltfreundliche Produktion gewährleistet wird. Damit positioniert sich die AEM-Technologie als grüner Pionier der globalen Energiewende und trägt maßgeblich zu den Zielen der CO2-Neutralität bei.

3. Kompatibilität mit fluktuierenden Energiequellen

Als Reaktion auf die schwankende und schwankende Natur erneuerbarer Energiequellen wie Solar- und Windenergie fungiert die AEM-Elektrolyse wie ein „intelligentes Herz“, das die Wasserstoffproduktionsraten dynamisch an Schwankungen der Energieversorgung anpasst. Sie lässt sich effizient in die instabile Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien integrieren und wandelt überschüssigen Strom in speicherbare Wasserstoffenergie um. Diese Fähigkeit begegnet dem Problem der Schwankungen bei erneuerbaren Energien und ermöglicht eine effektive Energiespeicherung und -umwandlung.