Naujas projektas Chemnitz: tvari elektrolizė žaliajam vandeniliui!

Naujas projektas Chemnitz: tvari elektrolizė žaliajam vandeniliui!

Chemnitz technologijos universitetas yra naujoviško bendro vandens elektrolizės technologijų kūrimo projekto, vadinamo „Fluorine-free water electrolysis development (FFWD)“, dalis. Šis projektas, finansuojamas Federalinės švietimo ir tyrimų ministerijos, vienija kelis svarbius partnerius, įskaitant Freiburgo universitetą, Université de Lorraine, startuolio jonizaciją ir elektrolizatorių gamintoją Elogen. Pagrindinis tikslas – sukurti befluoro rūgštines polimerines membranas didelio masto elektrolizatoriams, kurie atlieka pagrindinį vaidmenį energijos gamyboje.

Dabartiniai elektrolizatoriai paprastai yra pagaminti iš Nafion, medžiagos, priklausančios poli- ir perfluorintoms alifatinėms medžiagoms (PFAS). Šios medžiagos yra kenksmingos aplinkai, nes yra labai stabilios ir kaupiasi aplinkoje. Atsižvelgiant į planuojamus reglamentus, poreikis kurti alternatyvas be fluoro tampa vis aktualesnis. Prof. dr. Michaelas Sommeris iš Chemnitzo technologijos universiteto pabrėžia iššūkius, kylančius kuriant naujas panašių savybių medžiagas.

Inovatyvių membranų kūrimas

Projektu „H2Giga Project Fluorine-Free MEA“ siekiama sukurti ekonomiškus fluoro neturinčius membraninius elektrodų įrenginius (MEA), skirtus vandens elektrolizei. Bendradarbiavimo partneriai yra „Fumatech BWT GmbH“ ir Freiburgo universitetas. Ši technologija pagrįsta polimerų naudojimu, o projektas yra pagrindinis žaliojo vandenilio gamyboje.

Įprastas membranines medžiagas sudaro perfluorsulfoninės rūgštys, kurios pasižymi dideliu stabilumu, tačiau turi trūkumų, tokių kaip didelis dujų pralaidumas ir su tuo susijusi aplinkos tarša. Naujos membraninės medžiagos, kurių pagrindą sudaro angliavandeniliai be fluoro, čia žada pranašumų: be kita ko, tai yra didesnis stabilumas aukštesnėje nei 80 °C temperatūroje, mažesnis dujų pralaidumas ir ekologiškesnė bei potencialiai ekonomiškesnė gamyba. Tikslas yra sukurti galingus MEA naudojant keičiamo dydžio technologijas.

Tvarių vandenilio technologijų naudojimas

Tvaraus vandenilio gamyba yra esminė energijos perėjimo dalis. Elektrolizės procesai suskaido vandenį į vandenilį (H₂) ir deguonį (O2), o žaliajam vandeniliui gaminti reikalinga elektros energija, geriausia iš atsinaujinančių šaltinių. Įvairios elektrolizės technologijos apima šarminę elektrolizę, PEM elektrolizę, šarminę membraninę elektrolizę ir aukštos temperatūros elektrolizę.

PEM elektrolizė yra ypač dinamiška ir pasižymi dideliu srovės tankiu bei kompaktiška konstrukcija, tačiau jai reikia tvirtų medžiagų ir brangių tauriųjų metalų. Iki 2050 m. padidinti elektrolizės technologijų efektyvumą, siekiama 12 proc. Anijonų mainų membraninė elektrolizė (AEMEL) laikoma perspektyvia technologija, kuri siūlo mažesnį medžiagų kritiškumą ir mastelio didinimo galimybes.

Apibendrinant galima pastebėti, kad plėtra membraninių medžiagų be fluoro srityje yra ne tik draugiškesnė aplinkai, bet ir esminė transformacija į tvarią energetikos sistemą. Įgyvendinant tokius projektus kaip FFWD ir H2Giga, žengiamas svarbus žingsnis efektyvios ir aplinką tausojančios vandenilio gamybos link. Vokietija siekia iki 2030 m. pasiekti 44 GW elektrolizės pajėgumus, pabrėždama, kad prioritetas yra kurti ir įgyvendinti novatoriškus vandenilio gamybos metodus.