Saat memilih elektroliser PEM, evaluasi efisiensi, biaya, keandalan, dan nilai pemulihan logam mulia secara komprehensif. Pembeli internasional terutama berfokus pada efisiensi konsumsi daya (biasanya di bawah 4,8 kWh/Nm³), kapasitas produksi hidrogen (berkisar dari beberapa meter kubik hingga ratusan meter kubik per jam), masa pakai sistem (biasanya melebihi 60.000 jam), dan beban iridium (berdampak langsung pada biaya dan nilai pemulihan). Laporan industri tahun 2025 menunjukkan bahwa elektroliser PEM kontainer 1MW berharga sekitar $1,2–1,8 juta, dengan katalis platinum menyumbang 10–15% dari total biaya. Prioritaskan pembelian dari produsen yang menyediakan data uji stres terakselerasi tersertifikasi untuk memastikan ketahanan dalam operasi dinamis. Untuk daur ulang, anoda titanium bekas dan lapisan katalis mengandung logam mulia iridium dan platinum. Membran asam perfluorosulfonat dapat dilucuti menggunakan CO₂ superkritis (40°C/25MPa), diikuti dengan ekstraksi iridium selektif melalui pelarutan elektrokimia (0,5M H₂SO₄ + 0,1M Ce⁴⁺), yang mencapai perolehan kembali hingga 97%. Kolaborasi dengan perusahaan daur ulang logam mulia khusus direkomendasikan, karena mereka menawarkan harga perolehan yang relatif lebih tinggi.
Elektroliser PEM secara efisien mengelektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen di bawah tekanan tinggi melalui membran pertukaran proton (PEM). Reaksi inti yang terjadi adalah:
Reaksi anoda (reaksi evolusi oksigen, OER): 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻
Reaksi katode (reaksi evolusi hidrogen, HER): 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂
Reaksi keseluruhan: 2H₂O → 2H₂ + O₂
Elektroliser PEM menggunakan membran asam perfluorosulfonat (misalnya, Nafion®) sebagai elektrolit, menunjukkan konduktivitas proton tinggi sebesar 0,07–0,08 S/cm dan memungkinkan operasi pada rapat arus tinggi (1,0–2,2 A/cm²). Rakitan elektroda membran (MEA) merupakan komponen inti, yang terdiri dari katalis berbasis iridium (misalnya, IrO₂) di anoda untuk menahan lingkungan yang sangat oksidatif, dan katalis platinum di katoda untuk mendorong evolusi hidrogen . Kemajuan teknologi utama pada tahun 2025 meliputi: katalis berstruktur perovskit (misalnya, strontium titanat terdoping Ir) yang mengurangi penggunaan iridium hingga 57% sekaligus meningkatkan aktivitas massa sepuluh kali lipat; membran komposit ultra-tipis (misalnya, NH₂-MOF/polibenzimidazol) mencapai konduktivitas 0,308 S/cm pada suhu 160°C. Elektroliser PEM mencapai efisiensi melebihi 85%, dengan respons sub-detik terhadap fluktuasi energi terbarukan, membuatnya cocok untuk diintegrasikan dengan tenaga angin dan matahari.
Berikut ini adalah perbandingan parameter utama untuk produsen elektroliser PEM terkemuka di Amerika Utara dan Eropa (data berdasarkan laporan pasar tahun 2025):
| Pabrikan | Model | Produksi Hidrogen (Nm³/jam) | Konsumsi Energi (kWh/Nm³) | Tekanan Sistem | Beban Iridium (g/kW) | Kisaran Harga (USD/MW) | Sektor Aplikasi |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cummins (Amerika Serikat) | Seri HySTAT PEM | 10-100 | 4,5-5,5 | 30-45 bar | 0,3-0,5 | 130-160 | Stasiun hidrogen, dekarbonisasi industri |
| ITM Power (Inggris) | HGASXMW | 5-1000 | 5.06 | 35 bar | 0.4 | 140-170 | Proyek P2G, penyimpanan energi |
| Norwegia NEL | Seri M Kontainerisasi | 200-400 | 4.5 | 50 bar | 0,35 | 120-150 | Produksi Hidrogen Terbarukan, Pemurnian dan Petrokimia |
| Siemens Energy (Jerman) | SILYZER | 500-1000 | 5.0-5.4 | 40 bar | 0,25 | 150-180 | Manufaktur elektronik, produksi amonia hijau |
Cummins (Accelera) unggul dalam penerapan skala besar dengan lebih dari 600 unit terpasang di seluruh dunia; sistem 35MW-nya mendukung dekarbonisasi industri di New York. ITM Power berspesialisasi dalam integrasi energi terbarukan, menawarkan respons dinamis yang cepat meskipun konsumsi dayanya lebih tinggi. Desain kontainer NEL menyederhanakan instalasi untuk penerapan yang cepat. Siemens Energy memiliki kandungan iridium terendah (0,25 g/kW), mendekati target Departemen Energi AS tahun 2026 (0,1 g/kW), sehingga cocok untuk industri dengan permintaan kemurnian tinggi. Pertimbangan pembelian utama: Konsumsi daya di bawah 4,8 kWh/Nm³ mengurangi biaya operasional, sementara tekanan tinggi (>30 bar) meminimalkan kebutuhan kompresi selanjutnya.
Pemulihan logam mulia dalam elektroliser PEM terutama menargetkan membran pelapis katalis (CCM) dan lapisan transpor berpori (PTL):
1. Katalis anoda: Menggunakan iridium atau iridium oksida (IrO₂), biasanya dengan dosis 0,2-0,5 mg/cm². Setelah deaktivasi, iridium dapat diekstraksi melalui pelarutan elektrokimia (0,5M H₂SO₄ + 0,1M Ce⁴⁺) dengan tingkat pemulihan 97%. Iridium yang dipulihkan menunjukkan potensi lebih OER hanya 290mV@10mA/cm², mendekati potensi lebih OER material baru.
2. Katalis Katoda: Nanopartikel platinum (0,1-0,3 mg/cm²) dapat dipulihkan melalui pelindian asam berbantuan gelombang mikro (aqua regia, 800W), mengurangi konsumsi asam hingga 40%.
3. Komponen berbasis titanium: Lapisan transportasi berpori dan pelat bipolar yang dilapisi logam mulia (misalnya, TiN) memungkinkan pemulihan titanium melalui perlakuan nitridasi, dengan iridium residu senilai sekitar $85/g (berdasarkan harga iridium tahun 2025 sebesar $150/g).
Profitabilitas pemulihan bergantung pada mekanisme pemuatan dan degradasi iridium (misalnya, delaminasi lapisan dapat mengurangi pemuatan iridium dari 2 mg/cm² menjadi 0,3 mg/cm²). Pemulihan direkomendasikan setiap 60.000 jam atau setelah penurunan efisiensi sebesar 15%. Satu elektroliser PEM 1MW menghasilkan nilai pemulihan sebesar $20.000-$50.000 (mengandung 0,3-0,5 kg iridium). Saat memilih layanan daur ulang elektroliser PEB, verifikasi kemampuan pemurnian CO₂ superkritis dan elektrokimianya untuk memastikan pemanfaatan logam mulia loop tertutup.
Bahasa
