High performance Ion Exchange Membrane for sustainable electrolysisHigh performance Ion Exchange Membrane for sustainable electrolysis1

Achieving PEM Electrolyser Scale Using Flexible Ceramic Membranes

TAREK NASSARHannover , April 11, 2013

High performance Ion Exchange Membrane for sustainable electrolysisHigh performance Ion Exchange Membrane for sustainable electrolysis2

Contents

Section Item

1. CERAPEM Technology Overview

2. CERAPEM Electrolysis Technology 

3. Scaling Development

High performance Ion Exchange Membrane for sustainable electrolysisHigh performance Ion Exchange Membrane for sustainable electrolysis

1. CERAPEM Technology Overview

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Ceram Hydmembrane for Hydrogen production

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Ceram Hydmembrane: SEM analysis

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CERAPEM characteristics

CERAPEM is a ionic conductive membrane which conduct any kind of Anions and Cations: 

HO3+, Na+, Ca++, Mg++ …, OH‐, Cl‐, F‐…

CERAPEM membrane has a high conductivity: 

2x10‐1S/cm

CERAPEM is designed for hydrogen electrolyzer and is not sensitive to any impurities

CERAPEM is designed  to work in a various pH environment: 

pH = 0 to 14

CERAPEM is designed for the 0 gap design cell.

Catalyst deposition on CERAPEM is quite easy and fast

CERAPEM has low hydrogen crossover:1.00E‐12 molH2.cm

1.00E‐12 molH2.cm.s‐1.cm‐2.Pa‐1

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CERAPEM Alkali PEM

Electrolyte  Solid Liquid Solid

Conductivity High Low High

Membranethickness

200 to 350µm

? 75 to 200µm

Cell Design 0 gap Non 0 gap 0 gap

Catalyst Both Non Noble

Noble 

Ion selectivity No No Yes 

Ion sensitivity No No Yes

BL3

Folie 6

BL3 I have summarized and merged the 2 slides about the powerstack module as there was some redundanciesBonnet, Lucille; 13.12.2012

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CERAPEMMembraneTechnology

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2. CeramHyd Electrolyser Technology

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PowerStack™ Assembly

PowerStack™ 

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• 2009: 0.5kW electrolyzer

• 2010: 5kW electrolyzer

• 2011: CERAPEM production line

• 2011: 50kW electrolyzer(industry: ATEX)

• 2012: new electrolyserdesign: ATEX & SIL2

• 2013: 150kW : electrolyzer(Power to Gas: ATEX & SIL2)

Practical experiences

High performance Ion Exchange Membrane for sustainable electrolysis

Voltage Current density : 60°C Stack Efficiency % (HHV)1,6 0,15 921,7 0,3 871,8 0,5 821,9 0,7 782 1 74

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Arcelor‐M

italH

ydroge

n Prod

uctio

n Sy

stem

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Load Variation & Efficiency

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3. Ongoing Development

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CeramHydMW Project

• Scale trains to 1 MW byQ3 2013, 5 MW byQ3 2014

• Create a design standard based on common “Building Blocks”.

• Create “Open Source” electrolyzer platform for EngineeringCompanies.

• Significantly lower technical and commercial risks.

• SimplifyO&M

• Maintain stack efficiency of >80%

• Reduce stack cost to <€250 kW by 2015

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PowerStackM odule

• x4, 250Kw Stacks• Connect to common header • All standard componentsThe PowerStack™ Module

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The PowerStack™ Module on train

This is a current engineering development project following a lengthy R&D cycle.

Power stacks™ are standardized and scalable CeramHyd standard products.

In the Actual Power Stack each Power Stack module is 0,25MW and five in a train consist of 1MW.  

In the ongoing development each Power Stack module is 1MW and five in a train consist of 5MW.The largest PEM electrolyzer on the market.

“Lego Kit” design:  all components are standardized and are building blocks from 250Kw to 5Mw Low direct labor and clearly defined production capacity requirements

Fast assembly on site, Simple operation.  Simple maintenance.  No complex management or installation.

Client can easily expand capacity in retrofits

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BL1

Folie 16

BL1 I have summarized and merged the 2 slides about the powerstack module as there was some redundanciesBonnet, Lucille; 13.12.2012

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The 5MW PowerStack™ Module on train

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