Uus projekt Chemnitzis: säästev elektrolüüs rohelise vesiniku jaoks!

Uus projekt Chemnitzis: säästev elektrolüüs rohelise vesiniku jaoks!

Chemnitzi Tehnikaülikool on osa uuenduslikust ühisprojektist vee elektrolüüsi tehnoloogiate arendamiseks, mida nimetatakse "Fluorivaba vee elektrolüüsi arendamiseks (FFWD)". Föderaalse haridus- ja teadusministeeriumi rahastatav projekt ühendab mitmeid olulisi partnereid, sealhulgas Freiburgi ülikool, Université de Lorraine, start-up ionysis ja elektrolüsaatorite tootja Elogen. Peamine eesmärk on välja töötada fluorivabad happelised polümeermembraanid suuremahuliste elektrolüsaatorite jaoks, millel on võtmeroll energia tootmisel.

Praegused elektrolüsaatorid põhinevad tavaliselt Nafionil, mis kuulub polü- ja perfluoritud alifaatsete ainete (PFAS) hulka. Need ained on keskkonnale kahjulikud, kuna on väga stabiilsed ja akumuleeruvad keskkonda. Kavandatavaid regulatsioone silmas pidades muutub vajadus fluorivabade alternatiivide väljatöötamiseks üha pakilisemaks. Prof dr Michael Sommer Chemnitzi tehnikaülikoolist toob esile väljakutsed, mis kaasnevad võrreldavate omadustega uute materjalide väljatöötamisega.

Uuenduslike membraanide väljatöötamine

Projekti "H2Giga Project Fluorine-Free MEA" eesmärk on välja töötada kuluefektiivsed fluorivabad membraanelektroodiüksused (MEA) vee elektrolüüsi jaoks. Koostööpartnerite hulka kuuluvad Fumatech BWT GmbH ja Freiburgi Ülikool. Tehnoloogia põhineb polümeeride kasutamisel ja projektil on keskne roll rohelise vesiniku tootmisel.

Tavalised membraanimaterjalid koosnevad perfluorosulfoonhapetest, millel on kõrge stabiilsus, kuid millel on puudused, nagu suur gaasi läbilaskvus ja sellega seotud keskkonnasaaste. Uudsed fluorivabadel süsivesinikel põhinevad membraanimaterjalid lubavad siin eeliseid: nende hulka kuuluvad muu hulgas suurem stabiilsus temperatuuril üle 80 °C, madalam gaasi läbilaskvus ning keskkonnasõbralikum ja potentsiaalselt kuluefektiivsem tootmine. Eesmärk on arendada võimsaid MEA-sid skaleeritavate tehnoloogiate abil.

Säästvate vesinikutehnoloogiate kasutamine

Säästva vesiniku tootmine on energia ülemineku oluline komponent. Elektrolüüsiprotsessid lagundavad vee vesinikuks (H₂) ja hapnikuks (O2) ning vajavad rohelise vesiniku tootmiseks elektrienergiat, eelistatavalt taastuvatest allikatest. Erinevad elektrolüüsitehnoloogiad hõlmavad leeliselist elektrolüüsi, PEM-elektrolüüsi, leeliselist membraanielektrolüüsi ja kõrgtemperatuurilist elektrolüüsi.

PEM-elektrolüüs on eriti dünaamiline ning sellel on suur voolutihedus ja kompaktne disain, kuid see nõuab vastupidavaid materjale ja kalleid väärismetalle. Elektrolüüsitehnoloogiate efektiivsuse tõstmiseks aastaks 2050 on eesmärk saavutada 12% paranemine. Anioonivahetusmembraani elektrolüüsi (AEMEL) peetakse paljulubavaks tehnoloogiaks, mis pakub madalamat materjali kriitilisust ja skaleerimisvõimalusi.

Kokkuvõttes on näha, et fluorivabade membraanmaterjalide valdkonna arengud ei ole mitte ainult keskkonnasõbralikumad, vaid ka fundamentaalsed jätkusuutlikule energiasüsteemile üleminekul. Selliste projektidega nagu FFWD ja H2Giga astutakse oluline samm tõhusa ja keskkonnasõbraliku vesiniku tootmise suunas. Saksamaa eesmärk on saavutada 2030. aastaks 44 GW elektrolüüsivõimsus, rõhutades vesiniku tootmise uuenduslike lähenemisviiside väljatöötamise ja rakendamise prioriteetsust.