Anionenaustauschmembran-Elektrolyse | DILICO GmbH: DILICO - Messgeräte für elektrochemische Energiewandler

Funktionsweise der Anionenaustauschmembran-Elektrolyse

Die Anionenaustauschmembran-Elektrolyse (AEM-Elektrolyse) ist ein Verfahren zur Wasserstoffproduktion, bei dem Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Es ist eine fortschrittliche Technologie, die sich durch einige besondere Merkmale und Vorteile auszeichnet. Die tatsächliche Menge an Wasserstoff, die durch AEM-Elektrolyse erzeugt werden kann, variiert erheblich je nach Größe der Anlage und Betriebsbedingungen. Von kleinen Forschungsanlagen mit wenigen Litern pro Stunde bis hin zu großen industriellen Systemen, die Millionen von Litern pro Tag produzieren können, bietet die AEM-Elektrolyse eine flexible und skalierbare Lösung zur Wasserstoffproduktion. Die kontinuierliche Verbesserung der Technologie und der Materialien wird die Produktionseffizienz und -kapazität weiter steigern.

Grundprinzip:

Die AEM-Elektrolyse nutzt eine Anionenaustauschmembran, um Wasser (H₂O) in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) zu zerlegen. Der Elektrolyseur besteht aus einer Zelle, die zwei Elektroden – eine Anode und eine Kathode – sowie die Membran umfasst.

Anode:

An der Anode findet die Oxidation statt. Hier wird Wasser oxidiert, um Sauerstoffgas, Protonen (H⁺) und Elektronen (e^-) zu erzeugen

Kathode:

An der Kathode findet die Reduktion statt. Hier werden die Protonen (H⁺) zusammen mit den Elektronen reduziert, um Wasserstoffgas zu erzeugen.

Membran:

Die Anionenaustauschmembran (AEM) ist ein zentraler Bestandteil des Systems. Diese Membran lässt Anionen (wie Hydroxidionen OH^-) passieren und blockiert Kationen (wie Protonen H⁺). Dadurch wird der Transport von Hydroxidionen von der Kathode zur Anode ermöglicht, was die Elektrolyse effizienter macht.

Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der saubere Energiequellen nicht nur den Planeten schonen, sondern auch unsere Vorstellungskraft beflügeln. In diesem innovativen Szenario übernimmt die Anionenaustauschmembran-Elektrolyse eine Schlüsselrolle. Diese Technologie ist nicht nur ein technisches Meisterwerk, sondern auch ein visionärer Schritt auf dem Weg zu nachhaltiger Energiegewinnung. Durch die präzise Trennung von Ionen und die effiziente Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff eröffnet sie neue Horizonte für eine umweltfreundliche Energiezukunft. DILICO erklärt Ihnen, wie die AEM-Elektrolyse funktioniert und welche revolutionären Möglichkeiten sie für die Energiebranche bereithält.

Besonderheiten und Vorteile gegenüber anderen Elektrolyse-Technologien

Die Anionenaustauschmembran-Elektrolyse (AEM-Elektrolyse) zeichnet sich durch ihre hohe Effizienz und Kosteneffektivität im Vergleich zur traditionellen Protonenaustauschmembran-Elektrolyse (PEM-Elektrolyse) aus. Diese Vorteile machen die AEM-Elektrolyse zu einer vielversprechenden Technologie für die Wasserelektrolyse. Dies liegt vor allem daran, dass sie weniger auf teure Edelmetalle angewiesen ist, was zu einer kostengünstigeren Betriebslösung führt.

Zudem ermöglicht die AEM-Elektrolyse den Betrieb bei höheren pH-Werten, was die Materialanforderungen reduziert und die Gesamtkosten weiter senkt. Die Anionenaustauschmembran selbst ist weniger korrosiv als ihre protonenbasierte Alternative, was die Verwendung günstigerer Materialien ermöglicht und somit die Systemkosten weiter minimiert.

Ein weiteres hervorzuhebendes Merkmal der AEM-Elektrolyse ist ihre Vielseitigkeit. Diese Technologie kann in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, von der Speicherung erneuerbarer Energien bis hin zur Wasserstoffproduktion für industrielle Zwecke. Darüber hinaus kann die AEM-Elektrolyse mit erneuerbaren Energiequellen betrieben werden, was zu einer umweltfreundlicheren Wasserstoffproduktion führt, die keine CO₂-Emissionen verursacht.

Trotz dieser Vorteile befindet sich die AEM-Elektrolyse noch in der Entwicklung. Es bestehen Herausforderungen, insbesondere hinsichtlich der langfristigen Stabilität der Membran und der Materialkosten. Um diese Probleme zu überwinden und die Technologie weiter zu optimieren, sind kontinuierliche Forschung und Entwicklung erforderlich. Insgesamt bietet die Anionenaustauschmembran-Elektrolyse jedoch eine vielversprechende Alternative zu anderen Elektrolyseverfahren, insbesondere wenn es darum geht, Kosten zu senken und gleichzeitig die Effizienz zu steigern.

Ihre Ansprechpartner

Philipp Kühne

Leiter DILICO CURR TEMP

Michael Wenske

Leiter DILICO cell voltage

Was ist der Unterschied zwischen AEM- und alkalischen Elektrolyseuren?

Die AEM-Elektrolyse und die alkalische Elektrolyse sind zwei verschiedene Technologien zur Wasserstoffproduktion, die sich in ihrer Funktionsweise und ihren Betriebsbedingungen unterscheiden. In der AEM-Elektrolyse wird eine Anionenaustauschmembran (AEM) verwendet, die Anionen wie Hydroxidionen (OH^-) durchlässt und Kationen blockiert. Der Elektrolyseur besteht aus einer Zelle, die die Anode und die Kathode trennt, wodurch Hydroxidionen von der Kathode zur Anode transportiert werden. Diese Technologie kann in einem breiten pH-Bereich betrieben werden und hat den Vorteil, dass sie weniger teure Materialien benötigt, da die Membran weniger korrosiv ist als die Protonenaustauschmembran, die in anderen Elektrolyseverfahren verwendet wird.

Im Gegensatz dazu nutzt die alkalische Elektrolyse eine flüssige alkalische Lösung, wie Natriumhydroxid (NaOH) oder Kaliumhydroxid (KOH), als Elektrolyt. Bei diesem Verfahren sind die Elektroden direkt in die alkalische Lösung eingetaucht, und es gibt keine feste Membran wie in der AEM-Elektrolyse. Der alkalische Elektrolyseur arbeitet typischerweise bei höheren pH-Werten und ist in der Regel robuster und kostengünstiger in der Herstellung und im Betrieb. Er ist jedoch auf eine kontinuierliche Nachfüllung der alkalischen Lösung angewiesen und kann in seiner Effizienz durch die Notwendigkeit der Lösungserneuerung beeinträchtigt werden.

Unterscheidung AEM und PEM

Die PEM-Elektrolyse und die AEM-Elektrolyse unterscheiden sich hauptsächlich durch die Art der Membran, die sie verwenden, die Betriebsbedingungen und die Materialanforderungen. Der AEM-Elektrolyseur nutzt eine Anionenaustauschmembran in alkalischen Bedingungen, während der PEM-Elektrolyseur eine Protonenaustauschmembran in sauren Bedingungen verwendet und teure Materialien benötigt. Beide Technologien haben ihre eigenen Vorteile und sind für unterschiedliche Anwendungen und Bedingungen geeignet.

DILICO: Ihr Partner zur Optimierung Ihrer AEM-Elektrolyseure

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