PEM vs. alkalischer Elektrolyseur: Welche Technologie zur Wasserstofferzeugung ist für Ihre Anforderungen besser geeignet?

Bei der Auswahl der Wasserstoffproduktionstechnologie zwischen Protonenaustauschmembran-Elektrolyseur (PEM) und alkalischem Elektrolyseur müssen viele Faktoren berücksichtigt werden. Der folgende Vergleich hilft Ihnen bei der Entscheidung:

I. Technische Leistung

1. Stromdichte und Energieverbrauch

• Alkalischer Elektrolyseur: Die Stromdichte beträgt üblicherweise 0,2–0,4 A/cm² und der Systemenergieverbrauch beider ist ähnlich.

• PEM-Elektrolyseur: Die Stromdichte erreicht 1–2 A/cm² und der Systemenergieverbrauch der beiden ist ähnlich.

2. Lastbereich und Reaktionsgeschwindigkeit

• Alkalischer Elektrolyseur: Lasteinstellbereich 40–100 %, langsame Start- und Stoppgeschwindigkeit (Warmstart 1–5 Minuten, Kaltstart 1–5 Stunden), nicht geeignet für intermittierende Energie wie Windkraft/Photovoltaik – Druckausgleich ist erforderlich, um Gaslecks zu vermeiden.

• PEM-Elektrolyseur: Lastbereich 0 %–120 %, schneller Start und Stopp (Heißstart <5 Sekunden, Kaltstart 5–10 Minuten), sehr gut geeignet zur Anpassung an schwankende erneuerbare Energien.

2. Kostenfaktoren

1. Gerätekosten

• Alkalischer Elektrolyseur: niedrige Kosten, Elektroden enthalten keine Edelmetalle. Der inländische Marktanteil ist hoch und der Gerätepreis beträgt nur 1/4–1/6 des Preises für PEM.

• PEM-Elektrolyseur: Hohe Kosten (im Ausland 1,2- bis 1,5-mal so hoch wie bei alkalischen Produkten und 4- bis 6-mal so hoch wie im Inland), da der Katalysator Edelmetalle wie Iridium und Platin benötigt. Im Ausland ist das Preis-Leistungs-Verhältnis jedoch besser, und die inländische Produktion senkt die Kosten durch Lokalisierung und Skalierung.

2. Betriebskosten

• Alkalischer Elektrolyseur: niedrige Gerätekosten, hoher Energieverbrauch und Optimierung des Energieverbrauchs in der Zukunft.

• PEM-Elektrolyseur: Ein niedriger Energieverbrauch kann die Kosten senken, aber die Kosten für Ausrüstung und Edelmetalle treiben die Gesamtbetriebskosten in die Höhe, und die Kostensenkung hängt von einer Erhöhung der Stromdichte, einer Verringerung des Iridiumverbrauchs und einer Lokalisierung ab.

3. Anwendungsszenarien

1. Anwendungsszenarien für alkalische Elektrolyseure:

• Wasserstoff für die Großindustrie.

• Szenarien mit geringen Anforderungen an die Wasserqualität: Es kann normales deionisiertes Wasser verwendet werden, geeignet für Bereiche mit begrenzter Versorgung mit hochreinem Wasser.

2. Anwendbare Szenarien für PEM-Elektrolyseure:

• Szenario der Kopplung erneuerbarer Energien (Windkraft/Photovoltaik): schnelle Reaktion, großer Lastbereich, geeignet für netzunabhängige dezentrale Wasserstoffproduktion (z. B. auf Inseln, in Bergbaugebieten).

• Szenario für hochreinen Wasserstoff (z. B. Wasserstofftankstelle): Direkte Erzeugung von hochreinem Wasserstoff ohne zusätzliche Trennung.

IV. Zukünftige Trends

• Alkalischer Elektrolyseur: Schwerpunkt liegt auf der Reduzierung des Energieverbrauchs (Aufrüstung von Membranen/Katalysatoren) und der Verbesserung der Stromdichte, um das Kosten-Leistungs-Verhältnis weiter zu optimieren.

• PEM-Elektrolyseur: Durch technologische Durchbrüche (Verringerung der Verwendung von Edelmetallen), Lokalisierung und Kostensenkung bei der Skalierung wird erwartet, dass der Marktanteil nach der Kostensenkung steigen wird.

Zusammenfassung

• Wählen Sie einen alkalischen Elektrolyseur: wenn eine kostengünstige Wasserstoffproduktion im großen Maßstab erforderlich ist und die Reinheit der Wasserquelle berücksichtigt werden muss.

• Wählen Sie einen PEM-Elektrolyseur: wenn Sie Wert auf eine schnelle Reaktion legen, sich an die Schwankungen der erneuerbaren Energien anpassen, hochreinen Wasserstoff anstreben und eine höhere Anfangsinvestition akzeptieren können.