Jutai PEI Bipolarer Rahmen für Wasserstoffenergie

Jutai – ein bipolarer Rahmen aus PEI (Polyetherimid) – wurde von SABIC als Hauptausstellung auf der 8. China (Foshan) International Hydrogen Energy and Fuel Cell Technology and Products Expo (CHFE2024) präsentiert.

Dieser CHFE2024 deckte alle Segmente der Wasserstoffindustriekette ab, einschließlich Wasserstoffproduktion, -speicherung, -transport, -betankung, Brennstoffzellen und Endanwendungen, und beleuchtete modernste globale Technologien und Produkte im Bereich der Wasserstoffenergie.

Der bipolare Rahmen JTYPEI®NA bietet mehrere herausragende Eigenschaften, wie Druckfestigkeit, Kriechfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, elektrische Isolierung, hohes Modul, Hitzebeständigkeit und Flammhemmung, mit außergewöhnlicher mechanischer Leistung und chemischer Stabilität, was PEI zum bevorzugten Material für bipolare Rahmen macht.

Der PEI-Bipolarrahmen erreicht eine Gewichtsreduzierung von 60 % und eine Kostenreduzierung von 50 % bei der Wasserstoffproduktion.

1. Herkömmliche Bipolarplatten aus Metall sind bei der ersten Verwendung in Elektrolyten anfällig für Umweltkorrosion und erfordern eine Nickelbeschichtung, um Korrosion zu verhindern.

2. Aufgrund seiner Alkalibeständigkeit erfordert der PEI-Bipolarrahmen keine Vernickelung, wodurch eine Nachbearbeitung entfällt, was die Komponentenmontage beschleunigt und einen langfristigen, sicheren und zuverlässigen Betrieb des Elektrolyseursystems unterstützt, wodurch Geräteausfälle bei längerer Nutzung minimiert werden.

3. Der PEI-Bipolarrahmen weist eine extrem niedrige Freisetzungsrate von Ionenverunreinigungen auf, was die Lebensdauer der Austauschmembran verlängert und die Kosten senkt.

Der bipolare PEI-Rahmen spielt eine entscheidende Rolle bei der Wasserstoffproduktion und treibt die Anwendung von Wasserstoffenergie in den Bereichen Transport, Heizung und Stromerzeugung weiter voran. Jutai ist in der Lage, PEI-Platten mit einer Dicke von bis zu 1 mm und bipolare Rahmen herzustellen, wobei die Dicke eines einzelnen Stücks im Bereich von 0,02 bis 0,05 mm liegt. Jutai ist bestrebt, seinen Kunden umfassende und professionelle technische Kunststofflösungen anzubieten.

AWE (Alkaline Water Electrolyzer)

Technologische Durchbrüche und Anwendungsvorteile der vier Hochleistungskunststoffe

PEEK-Bipolarplatten für Wasserstoffelektrolyseure: Der „Allrounder“ mit hoher Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit

PEEK, ein Maßstab für technische Spezialkunststoffe, behält seine stabile Leistung bei Temperaturen bis zu 260 °C bei und ist beständig gegen starke Säuren und Laugen. Mit einer Dichte von nur einem Drittel der von Aluminium und einer Zugfestigkeit von 70 % der von Stahl kann PEEK mit Kohlefaser (CF/PEEK) kombiniert werden, um seine Steifigkeit und Schlagfestigkeit deutlich zu verbessern. Dies wurde durch die Leichtbauweise der humanoiden Robotergelenke von Tesla bestätigt. Im Bereich der Wasserstoffenergie kann PEEK zur Herstellung von Bipolarplatten und Dichtungskomponenten verwendet werden, wodurch elektrochemische Korrosion von Metallen vermieden und gleichzeitig das Gesamtgewicht des Elektrolyseurs um 30–50 % reduziert wird. Inländische Unternehmen wie Zhongyan Co. haben bereits eine Massenproduktion erreicht, wodurch die Kosten im Vergleich zu importierten Produkten um 40 % gesenkt wurden, was den Grundstein für eine breitere Anwendung legt.

PSU-Bipolarplatten für Wasserstoffelektrolyseure: Der „Pionier der Korrosionsbeständigkeit“ in alkalischen Umgebungen

Polysulfon (PSU) verfügt über eine hervorragende Alkalibeständigkeit und Dimensionsstabilität sowie eine langfristige Betriebstemperatur von bis zu 180 °C und ist daher für die rauen Bedingungen alkalischer Elektrolyseure geeignet. Seine isolierenden Eigenschaften verhindern einen Kurzschluss der Bipolarplatten, sodass keine zusätzliche Vernickelung erforderlich ist, was den Produktionsprozess vereinfacht. Unternehmen wie Fluorine Hydrogen Energy haben erfolgreich PSU-basierte Bipolarplatten entwickelt, die das Gewicht im Vergleich zu herkömmlichem Kohlenstoffstahl um 60 % reduzieren und die Effizienz des Elektrolyseurs durch strukturelle Optimierung, die den Strömungskanalwiderstand verringert, um 5–8 % verbessern.

PPS-Bipolarplatten für Wasserstoffelektrolyseure: Die „Hauptkraft des Leichtbaus“ mit hohem Kosten-Leistungs-Verhältnis

Polyphenylensulfid (PPS) hat eine Dichte von nur 1,36 g/cm³ und eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur von über 260 °C und bietet hervorragende Steifigkeit und chemische Beständigkeit. Im Vergleich zu PEEK ist PPS 30–50 % kostengünstiger und verfügt über eine hohe inländische Produktionsrate (z. B. hat New Hope Chemical eine Kapazität von 22.000 Tonnen/Jahr), wodurch es für großtechnische Anwendungen geeignet ist. In alkalischen Elektrolyseuren können PPS-Bipolarplatten langfristiger Korrosion durch hochkonzentrierte KOH-Lösungen standhalten. Mit ihrer papillären Struktur reduzieren sie den Kontaktwiderstand um über 15 %, was PPS zum Material der Wahl für den mittleren bis unteren Preissegment macht.

PEM (Protonenaustauschmembran / Reinwasserelektrolyseur)

Technologische Durchbrüche und Anwendungsvorteile der vier Hochleistungskunststoffe

PEI-Bipolarplatten für Wasserstoffelektrolyseure: Die „innovative Wahl“ mit hoher Festigkeit und Funktionalität

Polyetherimid (PEI) hat eine Glasübergangstemperatur von 215 °C und eine Zugfestigkeit von über 100 MPa sowie hervorragende Flammhemmung und dielektrische Eigenschaften. Durch Modifikation kann PEI sowohl leitende als auch isolierende Funktionen übernehmen. In Protonenaustauschmembran-Elektrolyseuren (PEM) können PEI-basierte Bipolarplatten Strömungskanal- und Dichtungsfunktionen integrieren, wodurch die Anzahl der Komponenten um 30 % reduziert und die Systemkompaktheit deutlich erhöht wird.

Materialübergang von Metallen zu Nichtmetallen: Ein wichtiger Weg zur Leistungsverbesserung und Kostensenkung bei Wasserstoffenergieanlagen

Der Wechsel von Metallen zu Nichtmetallen bei der Materialauswahl stellt nicht nur einen Leistungssprung bei Wasserstoffenergieanlagen dar, sondern ist auch ein entscheidender Weg zur industriellen Kostensenkung und Effizienzsteigerung. Mit den technologischen Durchbrüchen und der Prozessreife von Materialien wie PEI, PSU, PPS und PEEK treten Elektrolyseure in eine neue Phase ein, in der sie leichter, effizienter und wirtschaftlicher werden. Dies verleiht dem globalen Wasserstoffenergiemarkt eine entscheidende Dynamik und unterstützt die Bemühungen um Netzparität und Energiewende.