New Energies, new possibilities

Megawatt-Class PEM Electrolyzer-BriLyzer®-R200 Gen 2 of BriHyNergy Achieves Successful Operation

On December 29, 2024, BriHyNergy (Shenzhen) Co., Ltd.  (hereinafter referred to as ” BriHyNergy “) successfully put into operation its new generation megawatt-scale electrolyzer, BriLyzer®-R200 Gen 2. This marks a significant upgrade from the BriLyzer®-R200 Gen 1, which was unveiled at the Foshan Hydrogen Energy Exhibition on November 7, 2023.

The 200standard cubic meters PEM electrolyzer independently researched and developed by BriHyNergy has a rated hydrogen production capacity of 200 standard cubic meters/hour in a single tank. The electrolyzer can operate stably within a wide power input range of 5%-125% to directly produce 3.5MPa high-pressure hydrogen, realizing minute-level start-stop and second-level dynamic response, which is highly adapted to the fluctuating nature of wind power, and is suitable for large-scale PEM electrolysis of water for hydrogen production.

The BriLyzer®-R200 Gen 2 employs a flexible and scalable automated PEM electrolyzer stacking platform (R Platform), capable of expanding unit hydrogen production capacity of 600 standard cubic meters per hour. Thanks to the application of BriPEM® dual-enhanced proton exchange membranes, multi-level self-sealing technology, highly consistent stacking process, and other technological innovations and process optimizations, the BriLyzer®-R200 Gen 2 achieves a significant reduction in energy consumption compared to the first-generation electrolyzer. At a current density of 2.5 A/cm², the rated energy consumption reaches 4.2 kWh/Nm³ H₂. Additionally, the BriLyzer®-R200 Gen 2 can stably produce hydrogen at a pressure of 3-4 MPa and withstand a peak pressure drop of up to 5 MPa, representing an improvement of over 40% compared to the industry average. By directly producing high-pressure hydrogen through the BriLyzer®-R200 Gen 2 electrolyzer, saving the cost of downstream hydrogen compression, which leads to an overall reduction in the investment cost of hydrogen storage and transportation.

The fully independently developed and produced BriPEM® dual-enhanced proton exchange membranes plays a key role in the successful operation of BriLyzer®-R200 Gen 2. The BriPEM® dual-enhanced PEM employ perfluorosulfonic acid resin as the solid electrolyte, offering excellent chemical stability and high proton conductivity. On the physical reinforcement level, the addition of a high-strength polymer reinforcement layer enhances the compressive strength of the membrane, improving its mechanical strength and dimensional stability. Simultaneously, on the chemical level, BriHyNergy ‘s proprietary dehydrogenation technology significantly reduces the hydrogen content in oxygen, ensuring the safety of the electrolyzer. Moreover, the unique scavenger employed can mitigate membrane aging, extending its service life. As core materials and components in PEM water electrolysis, proton exchange membranes and membrane electrode assemblies have high technical barriers, not only determining the performance of PEM electrolyzers but also influencing their cost. As the first domestically mass-produced dual-enhanced proton exchange membrane, BriPEM® dual-enhanced proton exchange membranes already commenced mass production and delivery in 2023, aiming to address the “bottleneck” issue of domestic supply of core materials for PEM water electrolysis.  

BriHyNergy’s BriLyzer®-R200 Gen 2 has recently successfully obtained the EU CE certification. This certification marks both the recognition of BriHyNergy’s technological prowess and an authoritative endorsement of its product quality and safety. Renowned for its stringent standards and comprehensive testing procedures, the EU CE certification signifies that BriHyNergy’s MW-class PEM electrolyzer has reached international advanced levels in terms of design, manufacturing, performance, safety, and reliability. The acquisition of this CE “passport” for the European market has significantly enhanced the competitive advantage of BriHyNergy’s large-scale PEM electrolyzers in the global market, enabling the company to provide customers with more efficient, safer, and more reliable PEM hydrogen production products.

BriHyNergy is committed to developing PEM electrolyzers with higher efficiency, lower energy consumption, and greater reliability and durability in the future and will aim to accelerate the global adoption of green hydrogen technology and contribute to building a greener and cleaner world.

Megawatt-Class PEM Electrolyzer-BriLyzer®-R200 Gen 2 of BriHyNergy Achieves Successful Operation - Hydrogen Central

Sinopec has completed China’s first factory-based seawater hydrogen production research project at its Qingdao Refinery. The project integrates direct seawater electrolysis with renewable energy-powered green hydrogen production, achieving an hourly output of 20 cubic meters of green hydrogen.

This innovative approach not only offers a new solution for coastal regions to utilize renewable energy for green hydrogen production but also provides an alternative pathway for the utilization of high-salinity industrial wastewater.

The project adopts a factory-based operation model, leveraging a portion of the green electricity generated by Qingdao Refinery’s floating photovoltaic power station. Through electrolysis, seawater is split into hydrogen and oxygen, with the produced hydrogen seamlessly integrated into the Qingdao Refinery’s pipeline network for use in refining processes or hydrogen-powered vehicles. The entire production process occurs within a factory setting, ensuring efficiency and operational stability.

Seawater hydrogen production holds significant potential. By directly converting seawater into hydrogen, renewable energy can be transformed into green hydrogen, which is relatively easier to store and utilize. Moreover, this process conserves precious freshwater resources, offering a new pathway for the development of the hydrogen energy industry.

Despite its advantages, seawater hydrogen production comes with challenges. Seawater contains approximately 3% salt, and impurities, such as chloride ions, can corrode electrolytic electrodes, while cationic deposits may clog equipment channels, reducing efficiency and causing damage. Sinopec Qingdao Refinery, in collaboration with the Dalian Institute of Petroleum and Petrochemicals, has successfully overcome these challenges through a series of specialized equipment innovations and unique process designs, including chlorine-resistant electrode technology, high-performance electrode plate design, and a seawater circulation system. These advancements enable seamless integration of research findings into practical applications.

 Source:  Hydrogentechworld

ETFuels has selected John Cockerill and Johnson Matthey as key strategic partners for its e-methanol project in Texas.

John Cockerill will provide 210 MW of its pressurised alkaline electrolyser units, along with technical services as the foundation for the Front-End Engineering and Design (FEED) phase for the green hydrogen facility to be constructed in Texas. This project will benefit from John Cockerill’s local manufacturing and support capabilities, as the Group has invested in a gigafactory in Texas to develop and produce its electrolysers in the USA.

Johnson Matthey will supply its eMERALD e-methanol technology, along with the eMERALD methanol synthesis catalyst, for ETFuels’ first U.S. project. This technology also forms the basis of the FEED phase for the fully integrated e-methanol facility.

By 2029, ETFuels will produce 120,000 tons of e-methanol annually from co-located 500-MW high-capacity renewable energy sources together with biogenic CO₂ at this state-of-the-art plant. The plant will span an impressive 22,000 acres in Texas and will pave the way for development of ETFuels’ broader portfolio of sites across Texas, Spain, and Finland. The Financial Investment Decision for the first project is expected in 2026, with construction scheduled to start by 2027. The project is expected to create approximately 500 construction jobs, with more than 50 permanent operating roles upon completion. Total investment is expected to be over a billion dollars.

Ultra-low-carbon e-methanol for decarbonisation of heavy industry

ETFuels’ ultra-low-carbon-intensity e-methanol unlocks multiple pathways for industrial decarbonisation, including the production of e-SAF (sustainable aviation fuel) through methanol-to-jet technology, as well as numerous chemical applications. With FuelEU regulation incentivizing early adoption of e-fuels, particularly for shipping, ETFuels’ e-methanol, with emissions as low as 8.7 gCO₂e/MJ, offers a compelling solution, delivering a 91% reduction in CO₂e relative to conventional fuel, according to the company. This enables shipping companies to reduce compliance costs by half, trade credits, and deliver green transportation services to end customers. E-methanol from the plant is expected to result in the avoidance of approximately 200,000 tons of CO₂ emissions per year, equivalent to planting a forest the size of 13,000 football fields.

Nicolas de Coignac, Group Executive Vice President and President Hydrogen and Americas at John Cockerill, said: “Backed by long-standing expertise in the field, worldwide references on large-scale projects, and global presence, our Group, which has been active in the energy sector in the United States since 1840, is delighted to join forces with strong partners such as ETFuels for this first major green hydrogen project in America. The scalability of ETFuels’ model makes them a strong partner to accelerate towards robust large-scale green hydrogen projects. We are delighted to work with the team on bringing their first Texas-based project to fruition from the start of the journey.”

Alberto Giovanzana, Managing Director of CT Licensing at Johnson Matthey, commented: “E-Methanol is fast emerging as a key gamechanger for decarbonizing the global shipping industry in the years ahead. It’s a heavy industry with a large footprint, and lower-carbon fuels will be vital in reducing its impact. We’re delighted to combine Johnson Matthey’s long-held expertise in e-methanol technology with the scale of ambition that ETFuels is bringing to the table.”

Lara Naqushbandi, CEO of ETFuels, added: “With stringent FuelEU regulation in place and increasing demands for genuine supply-chain decarbonisation, we see a strong business case for scalable, low-cost, ultra-low emission fuels, particularly for early-adopter customers who can benefit both economically and reputationally. To that end, we are really excited to partner with John Cockerill and Johnson Matthey – world-leaders in hydrogen and methanol technologies – as part of the ETFuels integrated project team, to bring these fuels to market at scale. Johnson Matthey brings world-class technology, extensive e-methanol operating experience, and exceptional engineering expertise. John Cockerill provides proven technology and industrial services experience to help the long-term performance of the plant.”

Source: Hydrogentechworld

2024 was a year where we witnessed great stories that make us very confident about the bright future lying ahead for the hydrogen industry, Hydrogen Central brings you the most read news from each month of 2024. Enjoy and all the best for 2025.

January 2024 – BMW says Goodbye to Electric Cars; it has now Solved the Problem of Hydrogen Engines – MES

February 2024 – How Hydrogen Combustion Engines Will Challenge The EV Market At Its Core – TopSpeed

 

March 2024 – Green Hydrogen Will Become The 21st Century Version Of Oil – Forbes

April 2024 – Ferrari patents hydrogen powered engine – Motor Authority

May 2024 – “40 percent market share” – car giant wants to build 100,000 hydrogen vehicles per year

June 2024 – This hydrogen engine from Kia and Hyundai heralds a new dawn in automotive – Everything will change – Lagrada

July 2024 – Tesla CEO Elon Musk Slams The Use Of Hydrogen For Cars, Terms It ‘Silly’ As Toyota Gears To Promote Its Fuel Cell Vehicle Mirai At Paris Olympics

August 2024 – Plug Power Names Amazon Executive as its New COO

September 2024 – Nikola Corporation Awarded Sourcewell Cooperative Contract

October 2024 – Norges Bank’s Strategic Acquisition of Plug Power Inc Shares

November 2024 – Bill Gates $645 million fuel cell superyacht has finally completed its extensive sea trials – Powered by liquid hydrogen stored at a bone-chilling -423°F, the mammoth vessel features an underwater lounge, a hospital, and a 29-foot contraflow pool

December 2024 – Model suggests Earth’s subsurface may hold up to 5.6 × 10⁶ million metric tons of natural hydrogen

We thank you for staying up to date with the hydrogen industry at Hydrogen Central and wish you a very prosperous 2025.

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현대제철 당진제철소를 지나니 대규모 산업단지가 보인다. 바로 석문국가산업단지다. 단지 안으로 들어가니 왼쪽으로 여러 신축 건물이 나란히 서 있다. 이 대열 끝에 지난 10월 28일에 개소한 ‘그린수소 수전해센터’가 있다.

그린수소 수전해센터는 국내 수전해 부품개발 역량을 강화하기 위해 구축한 국내 첫 수전해 부품개발 지원센터로, 수전해 부품 평가, 실패 원인 분석, 기술 노하우 전수, 시제품 컨설팅, 기업 업종 다각화 교육, 장비 기반 분석·평가 등을 지원한다.

충남도, 당진시, 충남테크노파크(이하 충남TP)는 도내 기계 부품 가공 산업을 고분자전해질막 수전해(이하 PEM) 스택 부품 생산 산업으로 전환하고 그린수소 산업 발전을 위해 ‘그린수소 생산 수전해 부품개발 지원 플랫폼 구축사업’을 추진, 지난 2021년 4월 산업통상자원부 공모사업인 ‘지역거점 스마트특성화 기반 구축사업’에 선정됐다.

‘지역거점 스마트특성화 기반 구축사업’은 지역의 자원과 역량을 기반으로 지역산업의 역량을 강화하거나 새로운 산업으로 전환하는 지역성장 정책이다.

이에 따라 충남도, 당진시, 충남TP는 지난 2022년부터 올해까지 3년간 총 127억 원(국비 56억 원 포함)을 투입해 당진 석문국가산업단지에 ‘그린수소 수전해센터’를 구축했다.

국내 첫 수전해 부품개발 지원센터

그린수소 수전해센터 입구에 들어서니 고속도로 휴게소처럼 태양광 패널이 주차장 위를 덮고 있다. 수전해가 태양광, 풍력 등 신재생에너지로 만든 전기로 가동되는 점을 감안해 구축한 것으로 보인다. 

백귀현 충남테크노파크 첨단산업본부 과장은 “태양광 패널을 통해 생산되는 전기는 현재 센터가 사용하고 있으며 곧 수전해 장비에 직접 공급할 계획”이라고 밝혔다. 센터에 따르면 태양광발전 시스템의 총 설비용량은 49.595kW다. 

백 과장을 따라 그린수소 수전해센터 안으로 들어간다. 백 과장이 사무실 입구 옆에 있는 벽에 선다. 그 벽엔 ‘충남테크노파크 첨단금속소재센터 안내판’이 걸려 있다.

충남도는 지역 주력산업인 철강금속산업의 근간인 첨단금속소재산업을 육성하기 위해 지난 2022년 3월 ‘충남테크노파크 첨단금속소재센터’를 구축했다. 센터는 철강, 비철금속, 희소금속 등을 가공하는 기술(정련, 주조, 성형 등) 개발·연구를 지원한다.

이 센터 옆에 그린수소 수전해센터가 들어섰다. 충남TP는 각 센터의 전문성을 감안해 분리해서 운영할 계획이었으나 운영 효율성을 높이기 위해 지난 7월 조직개편을 통해 두 센터를 묶었다. 향후 그린수소 수전해센터의 규모가 확장되면 분리할 것으로 보인다. 

백 과장을 따라 사무실 반대편에 있는 시험동으로 향한다. 

백 과장이 가장 먼저 소개한 장비는 ‘접촉저항측정장비’다. 이 장비는 하중압력에 따른 PTL(다공성 수송층)의 저항값을 측정하는 것으로, 구현할 수 있는 최대 하중값은 3,000kg이며 PTL을 GDL(기체확산층) 사이에 넣어 측정을 진행한다.

PTL 분리막은 PEM 수전해의 핵심 구성요소로, MEA와 분리판 사이에 배치돼 셀의 전기·열전도, 물과 생성가스 전달을 담당하며 스택 안에서 차압이 발생하면 MEA와 전극의 기계적 지지를 제공한다. 

그 옆엔 GDL에 기체를 주입했을 때 공기에 투과되는 양이 얼마나 되는지 측정하는 투과도 측정장비를 비롯해 압축에 따른 변형률을 측정하는 압축변형률 장비, 친수성과 소수성을 측정하는 친수-소수 측정장비, 최대 인장 응력을 측정하는 인장강도 측정장비, 분리막의 미세 나노 기공을 측정하는 기공 측정장비가 있다.

센터는 이들 6종의 장비를 묶어 ‘GDL·분리판 부품 공통 평가 시스템’으로 운영하고 있다. 

이들을 둘러본 후 뒤를 도니 다수의 배관과 원통형 물탱크로 구성된 장비가 눈에 들어온다. 

이 장비는 시제품의 성능을 평가할 때 사용하는 초순수를 만드는 장비다. 초순수는 일반적인 물에서 무기질, 미립자, 박테리아 등을 제거해 비저항값이 18MΩ·m 이상인 물을 말한다. 센터에서 사용하는 초순수는 반도체 후공정에 사용하는 초순수와 같다.

백귀현 과장은 “기업들은 전기전도도 등 수전해 성능평가 데이터값을 세세하게 관리하고 있다”며 “이 때문에 시제품의 효율을 높이기 위해 초순수를 사용한다”고 말했다.

해당 장비를 지나 시험동 안쪽으로 더 들어간다. 백과장이 한 장비 앞에 선다. 장비의 이름은 ‘다공 타깃 진공 증착 장비’다.

이 장비는 GDL과 분리판의 표면을 금속으로 코팅해 높은 전기전도도와 내부식성을 확보하기 위한 장비다. 백금, 구리 등 금속을 진공 체임버에 넣은 후 플라즈마로 가열·증발하면 분자 또는 원자 단위의 얇은 막이 되는데 이를 GDL과 분리판에 증착시킨다. 

이 장비를 보유한 곳이 거의 없어 많은 기업이 관심을 보이고 있다. 백귀현 과장은 “백금, 이리듐 등 희귀금속이 워낙 비싸서 GDL과 분리판에 코팅하기가 매우 부담스럽다”라며 “이런 기업들을 지원하기 위해 이 장비를 구축했다”라고 설명했다.

다공 타겟 진공 증착 장비.
해당 장비 맞은편엔 두 개의 독립공간이 있다. 

첫 번째 공간엔 ‘산성 복합환경 부식 시험기’가 배치됐다. 이 장비는 습도, 염분, 건조 등 다양한 부식 환경을 만들어 시제품의 부식성 등을 평가하고 그에 따른 결함을 찾아내는 장비다. 센터는 부식에 따른 결함을 빠르게 검출할 수 있도록 습도를 최대 100%까지 올리거나 소금물을 사용하여 극한의 환경을 만든다.

또 다른 공간엔 3D 프린팅 장비가 있다. 이 장비는 3D CAD로 제작한 분리판 단면 형상을 금속 3D 프린팅 기술로 샘플을 제작해 유로 최적화 등 분리판 개발을 지원한다.

해당 공간을 나와 오른쪽을 보니 또 다른 독립공간이 나온다. 이 공간 입구 위엔 모니터가 있다. 해당 공간에서 진행되는 수전해 성능평가 관련 내용이 실시간으로 모니터에 뜬다.

해당 공간엔 △2채널 PEM 수전해 셀 성능안전 표준 평가장치 △1kW급 수전해 신뢰성 테스트 시스템 △10kW급 수전해 신뢰성 테스트 시스템이 설치됐다. 

2채널 PEM 수전해 셀 성능안전 표준 평가장치는 촉매나 소재가 다른 두 개의 셀 또는 스택이 같은 조건에서 어떠한 결과를 나타내는지 비교·평가하는 장비로, 더 나은 촉매나 소재를 찾거나 문제점을 확인해 수정·보완할 수 있다.

수전해 신뢰성 테스트 시스템은 시제품의 수소·산소 발생량, 수소 순도 측정, 스택 부분 전류밀도 등을 평가하는 장치로, 대면적에서 숏스택 평가까지 가능하다. 해당 시스템을 1kW와 10kW로 나눠 구축한 것은 비용과 관련이 있다.

백귀현 과장은 “단순 계산으로 1kW급 수전해 제작 비용은 2,000만 원이나 10kW급 수전해는 2억 원”이라며 “1kW급 수전해를 여러 개 돌려 신뢰성을 검증하고 이를 적층하는 것이 비용적인 측면에서 부담이 덜하다”고 말했다.

테스트 과정에서 발생하는 수소는 벤트를 통해 건물 밖으로 배출된다. 이는 수소법에 따라 수소를 저장할 수 없는 데다 발생하는 수소의 양이 극소량이다. 예를 들어 10kW 수전해로 넥쏘 한 대 분량(6.33kg)의 수소를 생산하기 위해선 이틀 정도 돌려야 한다.

이렇게 시험동에 구축된 장비는 총 11종 13대다. 장비 사용을 원하는 기업은 신청하면 1회(최대 30일) 사용할 수 있으며 기간을 연장할 수 있다. 또 시험·분석·평가를 신청하면 센터 전담인력이 시험조건에 따라 장비를 운용한 후 결과물을 제공한다. 만약 원하는 장비가 없으면 충남TP 소속 지원센터나 협력전문기관과 연계해주는 서비스를 활용할 수 있다. 

그린수소 수전해센터의 배상규 센터장은 “개소한 지 얼마 안 됐지만 현재 이용률이 60~70% 정도 된다. 100% 도달까지 오래 걸리지 않을 것으로 본다”라며 “이는 스택과 셀을 평가할 수 있는 곳이 많지 않은 데다 기업지원기관 특성상 접근성과 활용성이 좋아 많은 관심을 받고 있기 때문이다”라고 말했다. 심지어 한 기업은 그린수소 수전해센터를 적극적으로 활용하기 위해 충남으로 이전하기도 했다.

배상규 센터장은 “성능 분석 등 부족한 부분들을 채워가면서 신규 사업을 계속 발굴해 센터를 확장해 나갈 것이다. 이를 통해 국내 수전해 부품개발 전초기지로 발돋움할 것”이라며 “현재 해수 수전해와 관련된 사업을 준비하고 있다. 또 충남 그린암모니아 규제자유특구 사업과 관련된 지원 프로그램이나 인프라 개발도 검토하고 있다”고 밝혔다. 

PEM 국산화 가속

국제에너지기구(IEA)는 PEM과 AEC의 기술성숙도(TRL)를 최고 단계인 9단계로 평가하고 있다. TRL 9단계는 본격적인 양산 및 사업화를 위해 품질관리가 중요한 단계다. 그런데 국내 기술 수준은 선진국 대비 60~70% 수준이다.

정부는 주요 수전해 기술을 국산화하기 위해 지난 2022년 ‘수소기술 미래전략’을 수립하고 ‘청정수소 생산기술 국산화’ 전략을 추진하고 있다. 

정부는 2030년까지 수소생산기술 중 기술성숙도가 높은 알칼라인 수전해와 PEM 수전해 기술을 국산화하기 위해 민간협업 연구·개발을 통해 수전해 소재·부품·장비를 단계적으로 국산화·고효율화하면서 수전해 생산 비용을 절감할 계획이다. 

PEM의 경우 핵심 소재(촉매, 전해질 등)와 부품(분리판, 가스켓 등)의 저가화·국산화 및 고효율·고내구성 구현을 위한 MEA 구조 최적화 기술을 확보해 PGM(백금족 원소) 촉매량을 1.5~3mg/㎠에서 2030년 0.8mg/㎠으로 낮춘다는 목표다. 

그 일환으로 과학기술통신부는 지난 7월 ‘국가 수소중점연구실’을 만들었다. 

수소중점연구실은 분야별 기술개발 이행안을 제시하고 개별 과제 단위로 추진되던 기술개발 성과를 한 곳으로 모으는 중심 조직이자 연구성과를 수요자에 공유하고 국내에서 개발된 기술을 검증할 수 있는 개방적인 혁신 플랫폼이다. 연구실은 △AEC △PEM △SOEC △AEM △LOHC 등 총 5개 분야로 나눠 운영하고 있다.

이런 가운데 PEM 수전해 부품개발을 지원할 플랫폼이 구축됨에 따라 PEM 수전해 기술 국산화를 이루는 데 속도가 붙을 것으로 전망된다.

국내 PEM 수전해 경쟁력 높일 플랫폼 구축 < 기획•연재 < FOCUS < 기사본문 - 월간수소경제