Νέο έργο στο Chemnitz: Βιώσιμη ηλεκτρόλυση για πράσινο υδρογόνο!

Νέο έργο στο Chemnitz: Βιώσιμη ηλεκτρόλυση για πράσινο υδρογόνο!

Το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Chemnitz αποτελεί μέρος ενός καινοτόμου κοινού έργου για την ανάπτυξη τεχνολογιών για την ηλεκτρόλυση νερού, το οποίο ονομάζεται «Ανάπτυξη ηλεκτρόλυσης νερού χωρίς φθόριο (FFWD)». Χρηματοδοτούμενο από το Ομοσπονδιακό Υπουργείο Παιδείας και Έρευνας, αυτό το έργο συγκεντρώνει πολλούς σημαντικούς εταίρους, όπως το Πανεπιστήμιο του Φράιμπουργκ, το Université de Lorraine, την start-up ionysis και τον κατασκευαστή ηλεκτρολύτη Elogen. Ο κύριος στόχος είναι η ανάπτυξη όξινων πολυμερών μεμβρανών χωρίς φθόριο για ηλεκτρολύτες μεγάλης κλίμακας, οι οποίες διαδραματίζουν βασικό ρόλο στην παραγωγή ενέργειας.

Οι τρέχοντες ηλεκτρολύτες βασίζονται συνήθως στο Nafion, ένα υλικό που ανήκει στις πολυ- και υπερφθοριωμένες αλειφατικές ουσίες (PFAS). Αυτές οι ουσίες είναι επιβλαβείς για το περιβάλλον επειδή είναι πολύ σταθερές και συσσωρεύονται στο περιβάλλον. Ενόψει των προγραμματισμένων κανονισμών, η ανάγκη ανάπτυξης εναλλακτικών λύσεων χωρίς φθόριο γίνεται όλο και πιο επιτακτική. Ο καθηγητής Dr. Michael Sommer από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Chemnitz υπογραμμίζει τις προκλήσεις που συνεπάγεται η ανάπτυξη νέων υλικών με συγκρίσιμες ιδιότητες.

Ανάπτυξη καινοτόμων μεμβρανών

Το έργο «H2Giga Project Fluorine-Free MEA» στοχεύει στην ανάπτυξη οικονομικών μονάδων ηλεκτροδίων μεμβράνης χωρίς φθόριο (MEA) για ηλεκτρόλυση νερού. Στους εταίρους συνεργασίας περιλαμβάνονται η Fumatech BWT GmbH και το Πανεπιστήμιο του Φράιμπουργκ. Η τεχνολογία βασίζεται στη χρήση πολυμερών και το έργο είναι κεντρικό στην παραγωγή πράσινου υδρογόνου.

Τα κοινά υλικά μεμβράνης αποτελούνται από υπερφθοροσουλφονικά οξέα, τα οποία προσφέρουν υψηλή σταθερότητα αλλά έχουν μειονεκτήματα όπως η υψηλή διαπερατότητα αερίων και η σχετική περιβαλλοντική ρύπανση. Νέα υλικά μεμβρανών που βασίζονται σε υδρογονάνθρακες χωρίς φθόριο υπόσχονται πλεονεκτήματα εδώ: Αυτά περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων, μεγαλύτερη σταθερότητα σε θερμοκρασίες άνω των 80 °C, χαμηλότερη διαπερατότητα αερίων και πιο φιλική προς το περιβάλλον και δυνητικά πιο οικονομική παραγωγή. Ο στόχος είναι να αναπτυχθούν ισχυρά ΜΕΑ χρησιμοποιώντας κλιμακούμενες τεχνολογίες.

Χρήση βιώσιμων τεχνολογιών υδρογόνου

Η παραγωγή βιώσιμου υδρογόνου αποτελεί ουσιαστικό συστατικό της ενεργειακής μετάβασης. Οι διαδικασίες ηλεκτρόλυσης διασπούν το νερό σε υδρογόνο (H2) και οξυγόνο (O2) και απαιτούν ηλεκτρική ενέργεια, κατά προτίμηση από ανανεώσιμες πηγές, για την παραγωγή πράσινου υδρογόνου. Οι διάφορες τεχνολογίες ηλεκτρόλυσης περιλαμβάνουν αλκαλική ηλεκτρόλυση, ηλεκτρόλυση PEM, ηλεκτρόλυση αλκαλικής μεμβράνης και ηλεκτρόλυση υψηλής θερμοκρασίας.

Η ηλεκτρόλυση PEM είναι ιδιαίτερα δυναμική και έχει υψηλή πυκνότητα ρεύματος και συμπαγή σχεδιασμό, αλλά απαιτεί στιβαρά υλικά και ακριβά πολύτιμα μέταλλα. Για να αυξηθεί η απόδοση των τεχνολογιών ηλεκτρόλυσης έως το 2050, στόχος είναι να επιτευχθεί βελτίωση 12%. Η ηλεκτρόλυση μεμβράνης ανταλλαγής ανιόντων (AEMEL) θεωρείται μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία που προσφέρει χαμηλότερη κρισιμότητα υλικού και ευκαιρίες κλιμάκωσης.

Συνοπτικά, μπορεί να φανεί ότι οι εξελίξεις στον τομέα των υλικών μεμβρανών χωρίς φθόριο δεν είναι μόνο πιο φιλικές προς το περιβάλλον, αλλά και θεμελιώδεις για τη μετατροπή σε ένα βιώσιμο ενεργειακό σύστημα. Με έργα όπως το FFWD και το H2Giga, γίνεται ένα σημαντικό βήμα προς την αποτελεσματική και φιλική προς το περιβάλλον παραγωγή υδρογόνου. Η Γερμανία στοχεύει να φτάσει τα 44 GW δυναμικότητας ηλεκτρόλυσης έως το 2030, υπογραμμίζοντας την προτεραιότητα ανάπτυξης και εφαρμογής καινοτόμων προσεγγίσεων για την παραγωγή υδρογόνου.