Es handelt sich um einen Elektrolyseur, der durch zwei Elektroden gekennzeichnet ist, die in einer flüssigen alkalischen Elektrolytlösung aus Kaliumhydroxid (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH) arbeiten.
Diese Elektroden sind durch ein Diaphragma getrennt, das die Produktgase abtrennt und die Hydroxidionen (OH-) von einer Elektrode zur anderen transportiert. Derzeit sind AEL-Systeme als atmosphärische (alte Technologie) oder druckbeaufschlagte Versionen erhältlich
Die PEM-Elektrolyse ist die Elektrolyse von Wasser in einer Zelle, die mit einem festen Polymerelektrolyten (SPE) ausgestattet ist, der für die Leitung der Protonen, die Abtrennung der Produktgase und die elektrische Isolierung der Elektroden verantwortlich ist.
Der PEM-Elektrolyseur, bei dem eine Protonenaustauschmembran zum Einsatz kommt, wurde eingeführt, um die Nachteile der alkalischen Elektrolyseurtechnologien zu überwinden. PEM zielt darauf ab, die Probleme der Teillast, der geringen Stromdichte und des Niederdruckbetriebs zu lösen.
Ein PEM-System stützt sich auf seltene Materialien wie Titan, Platin oder Iridium.
SOECs verwenden Dampf anstelle von Wasser für die Wasserstofferzeugung, ein wesentlicher Unterschied zu alkalischen und PEM-Elektrolyseuren. Außerdem verwenden SOECs Keramik als Elektrolyt, was zu niedrigen Materialkosten führt. Obwohl sie bei hohen Temperaturen und mit hohen elektrischen Wirkungsgraden von 79-84 % (LHV) arbeiten, benötigen sie eine Wärmequelle zur Erzeugung von Dampf.
SOEC-Elektrolyseure können auch im umgekehrten Modus als Brennstoffzellen betrieben werden, um Wasserstoff wieder in Strom umzuwandeln, ein weiteres Merkmal, das sich von alkalischen und PEM-Elektrolyseuren unterscheidet(IEA, 2021).
Eine AEM-Elektrolyselösung kombiniert die Vorteile von PEM- und alkalischen Systemen, indem sie die Verwendung von unedlen Katalysatoren ermöglicht und gleichzeitig Energiedichten und Wirkungsgrade erreicht, die mit der PEM-Technologie vergleichbar sind.
Die AEM-Elektrolyse ist eine noch in der Entwicklung befindliche Technologie; daher sind im Hinblick auf die Nutzung dieser Technologie für eine kommerziell rentable Wasserstoffproduktion weitere Untersuchungen und Verbesserungen erforderlich, insbesondere in Bezug auf die Leistungseffizienz, die Membranstabilität, die Robustheit, die einfache Handhabung und die Kostenreduzierung(Vincent & Bessarobov, 2018).
Eine mikrobielle Elektrolysezelle ist eine mit der mikrobiellen Brennstoffzelle (MFC) verwandte Technologie. Während MFCs einen elektrischen Strom aus der mikrobiellen Zersetzung organischer Verbindungen erzeugen, kehren MECs den Prozess teilweise um, um durch Anlegen eines elektrischen Stroms Wasserstoff oder Methan aus organischem Material zu erzeugen.
Membranlose Elektrolyseure werden entwickelt, um die Nachteile der membranbasierten Elektrolyseverfahren zu beseitigen. Die Eliminierung der Membran bietet die Möglichkeit, die Investitionskosten zu senken, indem die Komplexität des Geräts, die Materialkosten und die Montagekosten reduziert werden. Außerdem entfällt das Risiko der Membranverschmutzung oder -degradation.
Membranlose Elektrolyseure beruhen im Allgemeinen auf einer strömungs- oder auftriebsinduzierten Trennung der Produkte, wobei eine erzwungene Flüssigkeitsströmung (Advektion) und/oder Auftriebskräfte genutzt werden, um die O2- und H2- Produkte zu trennen, bevor sie zur gegenüberliegenden Elektrode übergehen können(Esposito, 2017).
