В июле 2026 года компания Evonik официально запустила свой пилотный производственный комплекс по выпуску анионообменных мембран (АЭМ) в Марле, Германия, начав производство высокоэффективных мембран DURAION®. Эта мембрана, способная обеспечить работу электролизерных установок общей мощностью до 2,5 ГВт в год, что эквивалентно четверти общей запланированной мощности электролизных установок Германии на 2030 год, специально разработана для работы в условиях высокой плотности тока и высокого давления и производится без использования ПФАС. Evonik также создала центр по разработке АЭМ в Шанхае для тестирования решений по интеграции мембран с клиентами в реальных условиях эксплуатации. Американский производитель АЭМ-электролайзеров Power to Hydrogen (P2H2) был назван Всемирным экономическим форумом технологическим пионером 2026 года. Целью разработки АЭМ-электролайзера является снижение стоимости производства экологически чистого водорода до 65%. P2H2 развертывает систему промышленного масштаба в порту Антверпен-Брюгге в Бельгии, одновременно строя АЭМ-электролизер мощностью 0,5 МВт для проекта ЕС PYROCO2. В мае 2026 года компания Enapter выпустила свой новый блок Stack 250, который производит около 100 кг высокочистого водорода в сутки на один блок. Модульная конструкция позволяет масштабировать системы электролизеров с анионообменными мембранами (AEM) до 100 МВт или даже гигаваттного уровня, а блок полностью совместим с системами щелочного электролиза. По данным Международного энергетического агентства, средняя мировая рыночная цена электролизеров AEM в 2025 году составляла приблизительно 2864 доллара США/кВт. С началом массового производства мембран Evonik ожидается, что к концу 2026 года эта цена упадет ниже 2200 долларов США/кВт, что является прямым результатом возможности использования катализаторов из недрагоценных металлов в электролизерах AEM, что значительно снизит общие инвестиционные затраты на систему.
В 2026 году в области электролизеров с анионообменной мембраной (АЭМ) появилось множество высококачественных научных работ, посвященных мембранным материалам, катализаторам и проектированию устройств. Следующие пять репрезентативных статей, опубликованных в журналах Advanced Materials, Journal of Materials Chemistry A, Energy & Environmental Science, обзоре Materials и обзоре ScienceDirect, расширяют границы производительности и стабильности электролизеров с АЭМ с разных точек зрения.
В области передовых материалов основное внимание уделяется долговременной стабильной работе электролизеров с анионообменной мембраной (AEM) при плотности тока на уровне ампер. Благодаря регулированию на атомном уровне, решаются основные проблемы, такие как отслоение каталитического слоя и быстрое снижение производительности при высоких токах, что напрямую решает критическую проблему перехода электролизеров AEM из лабораторного применения в промышленное.
В журнале Journal of Materials Chemistry A сообщается об анионообменной мембране, армированной сополимером циклоолефинов (COC). Она обеспечивает плотность тока 2,24 А·см⁻² при 1,8 В и проводимость гидроксида 127 мСм·см⁻¹ при 80 °C. Эта композитная мембрана оценивается как новый материал для анионообменных мембран, сочетающий высокую проводимость, химическую стабильность и потенциал для недорогого масштабирования производства.
В журнале Energy & Environmental Science представлен новый путь, выходящий за рамки традиционной реакции выделения кислорода, — прямое связывание радикалов OO, — который обеспечивает стабильную работу электролизеров с анионообменными мембранами при плотности тока на уровне ампер. Это обеспечивает совершенно новую теоретическую основу для проектирования катализаторов реакции выделения кислорода на основе недрагоценных металлов, помогая снизить зависимость от металлов платиновой группы и тем самым уменьшить нагрузку на переработку драгоценных металлов .
В обзоре, опубликованном в журнале Materials, систематически рассматриваются достижения в области электродных материалов для технологий электролиза ALK, PEM, SOEC и AEM в период с 2021 по 2025 год. Основное внимание уделяется текущему состоянию применения катализаторов из недрагоценных металлов как на аноде, так и на катоде электролизеров AEM, а также тому, как оптимизация структуры электрода повышает эффективность системы.
В обзоре ScienceDirect всесторонне обобщено современное состояние дел в области электролизных установок с анионообменными мембранами (AEM), охватывающих установки мощностью от 0,1 до 2,5 кВт в академических исследованиях и приблизительно от 2,5 кВт до 5 МВт в промышленных приложениях. В нем представлено подробное сравнение влияния таких параметров, как электрокатализаторы, пористые транспортные слои, температура и состав электролита, на производительность и стабильность установки.
Неионогенный полимерный связующий: Компания Siemens Energy разработала электроды для электролизеров с анионообменной мембраной (AEM) с использованием неионогенного связующего без фтора. Гидрофобный электрод вытесняет жидкий электролит из транспортных каналов, снижая давление пересыщения водородом. При плотности тока 2 А·см⁻² проникновение водорода снижается до 0,8%, а перенапряжение на 40 мВ ниже, чем у традиционных анионных иономеров. Неионогенный катод сохраняет стабильность в течение более 1000 часов работы, что обещает создание нового поколения долговечных электродов для электролизеров с анионообменной мембраной.
Сшитая поли(трифенилалкил)мембрана: неионогенная сшитая анионообменная мембрана с дикатионными боковыми цепями достигла проводимости 141,9 мСм см⁻¹ при 80 °C и сохранила 90,9% своей первоначальной проводимости после 1600 часов погружения в сильную щелочь при 60 °C. Благодаря синергетическому сочетанию неионогенной сшивки и дикатионных боковых цепей, данное исследование значительно повышает химическую стабильность анионообменной мембраны в щелочной среде.
Долговечность и деградация АЭМ: В данном обзоре систематически анализируются механизмы деградации мембран в электролизерах с АЭМ, включая химико-механическую деградацию полимерной основы, деградацию четвертичных аммониевых групп, вызванную атакой гидроксильных радикалов, и набухание мембраны. Продукты химической деградации загрязняют каталитический слой и приводят к снижению производительности. Исследование предоставляет четкую схему механизмов отказов для продления срока службы электролизеров с АЭМ.
Разработка и оценка электролизера с анионообменной мембраной (AEM): В данном исследовании разработан новый двухслойный пористый электролизер с анионообменной мембраной, использующий два слоя никелевой сетки с различной пористостью в качестве анода , оптимизированный с помощью метода Тагучи. Эта конструкция, отличающаяся от традиционных конфигураций, повышает эффективность массопереноса и обеспечивает количественную основу для проектирования электролизеров с анионообменной мембраной в инженерных масштабах.
Бифункциональный катализатор: представлены нанолисты гетероструктуры Fe3O4/Co3S4, легированные Ni и Mn, обладающие каталитической активностью как в выделении кислорода, так и в выделении водорода. При промышленных плотностях тока разработка бифункциональных катализаторов из недрагоценных металлов принципиально снижает потребление металлов платиновой группы, значительно облегчая переработку драгоценных металлов. Это также упрощает процесс извлечения титана и никеля : катализаторы на основе никеля и никелевые сетчатые электроды могут быть непосредственно переработаны после вывода из эксплуатации, а титановые биполярные пластины также обладают хорошей возможностью вторичной переработки.
Проектирование катодного слоя: В данном исследовании с помощью кинетического анализа установлены общие принципы проектирования катодных катализаторов и каталитических слоев в электролизерах с анионообменной мембраной, систематически анализируются взаимосвязи структуры и характеристик. Исследование восполняет методологический пробел между разработкой каталитических материалов и проектированием электродов, предоставляя четкие цели для количественного проектирования катодов анионообменных мембран.
В рамках проекта Smart Hydrogen Hub в порту Роттердама в качестве основной технологии электролиза выбрана электролизная установка AEM Nexus 2500 от компании Enapter. Эта система представляет собой многоядерный электролизер с анионообменными мембранами мощностью 2,5 МВт, предназначенный для промышленного применения. Ее модульная архитектура поддерживает поэтапное расширение мощности и гибкую работу в условиях колебаний спроса на возобновляемую энергию. Расположенный в районе M4H (Мерве-Вирхавенс), который перестраивается под инновационный центр, проект разрабатывается совместно компаниями Platform Zero, Adsensys, портом Роттердама, InnovationQuarter и другими государственно-частными партнерами. Он продемонстрирует интеграцию фотоэлектрической генерации энергии, хранения энергии, производства водорода, сертификации и местного использования в единую гибкую энергетическую систему для промышленного, транспортного и морского применения. По данным источников проекта, система электролиза с анионообменными мембранами напрямую производит водород высокой чистоты под давлением 35 бар, исключая потребление энергии на дополнительное сжатие. Общее потребление электроэнергии системой составляет приблизительно 4,2 кВт·ч/Нм³, и она стабильно работает в диапазоне нагрузок от 20% до 125%. Опыт этого демонстрационного проекта показывает, что скорость отклика электролизеров с анионообменными мембранами (AEM) при колебаниях входной мощности сопоставима со скоростью электролизеров с протонообменными мембранами (PEM) , а благодаря использованию никелевых электродов эксплуатационные и технические расходы значительно ниже, чем у систем, содержащих металлы платиновой группы. Эти данные, полученные в реальных условиях эксплуатации, обеспечивают надежную основу для крупномасштабного внедрения электролизеров с анионообменными мембранами в портах и промышленных парках.
Язык
