Új projekt Chemnitzben: Fenntartható elektrolízis a zöld hidrogénért!

Új projekt Chemnitzben: Fenntartható elektrolízis a zöld hidrogénért!

A Chemnitzi Műszaki Egyetem egy innovatív közös projekt része, melynek célja a vízelektrolízis technológiáinak fejlesztése, melynek neve „Fluor-free water electrolysis Development (FFWD)”. A Szövetségi Oktatási és Kutatási Minisztérium által finanszírozott projekt számos fontos partnert egyesít, köztük a Freiburgi Egyetemet, az Université de Lorraine-t, az induló ionysist és az elektrolizátort gyártó Elogen-t. A fő cél fluormentes savas polimer membránok kifejlesztése nagyméretű elektrolizátorokhoz, amelyek kulcsszerepet játszanak az energiatermelésben.

A jelenlegi elektrolizátorok jellemzően a Nafion alapúak, amely a poli- és perfluorozott alifás anyagok (PFAS) közé tartozik. Ezek az anyagok károsak a környezetre, mert nagyon stabilak és felhalmozódnak a környezetben. A tervezett szabályozásra tekintettel egyre sürgetőbbé válik a fluormentes alternatívák kidolgozásának igénye. Prof. Dr. Michael Sommer, a Chemnitzi Műszaki Egyetem munkatársa rávilágít azokra a kihívásokra, amelyek a hasonló tulajdonságokkal rendelkező új anyagok kifejlesztésével járnak.

Innovatív membránok fejlesztése

A „H2Giga Project Fluorine-Free MEA” projekt célja költséghatékony fluormentes membránelektróda egységek (MEA) kifejlesztése vízelektrolízishez. Az együttműködési partnerek közé tartozik a Fumatech BWT GmbH és a Freiburgi Egyetem. A technológia polimerek felhasználásán alapul, és a projekt központi szerepet játszik a zöld hidrogén előállításában.

A közönséges membránanyagok perfluor-szulfonsavakból állnak, amelyek nagy stabilitást biztosítanak, de hátrányai vannak, mint például a nagy gázáteresztő képesség és a kapcsolódó környezetszennyezés. A fluormentes szénhidrogéneken alapuló új membránanyagok itt előnyökkel kecsegtetnek: többek között a nagyobb stabilitás 80 °C feletti hőmérsékleten, a kisebb gázáteresztő képesség, valamint a környezetbarátabb és potenciálisan költséghatékonyabb gyártás. A cél erős MEA-k fejlesztése méretezhető technológiák segítségével.

Fenntartható hidrogéntechnológiák alkalmazása

A fenntartható hidrogén előállítása az energetikai átállás lényeges eleme. Az elektrolízis folyamatok során a vizet hidrogénre (H2) és oxigénre (O2) bontják le, és a zöld hidrogén előállításához elektromos energiára van szükség, lehetőleg megújuló forrásokból. A különböző elektrolízis technológiák közé tartozik az alkáli elektrolízis, a PEM elektrolízis, az alkáli membrán elektrolízis és a magas hőmérsékletű elektrolízis.

A PEM elektrolízis különösen dinamikus, nagy áramsűrűséggel és kompakt kialakítással rendelkezik, de robusztus anyagokat és drága nemesfémeket igényel. Az elektrolízises technológiák hatékonyságának növelése 2050-ig 12%-os javulás a cél. Az anioncserélő membrán elektrolízis (AEMEL) ígéretes technológiának számít, amely alacsonyabb anyagkritikusságot és méretezési lehetőségeket kínál.

Összefoglalva megállapítható, hogy a fluormentes membránanyagok terén a fejlesztések nemcsak környezetbarátabbak, hanem a fenntartható energiarendszerre való átalakulás szempontjából is alapvetőek. Az olyan projektekkel, mint az FFWD és a H2Giga, jelentős lépést tesznek a hatékony és környezetbarát hidrogéntermelés felé. Németország célja, hogy 2030-ra elérje a 44 GW elektrolízis-kapacitást, hangsúlyozva a hidrogéntermelés innovatív megközelítéseinek kidolgozásának és megvalósításának prioritását.