Jauns projekts Kemnicā: ilgtspējīga elektrolīze zaļajam ūdeņradim!

Jauns projekts Kemnicā: ilgtspējīga elektrolīze zaļajam ūdeņradim!

Kemnicas Tehnoloģiju universitāte ir daļa no inovatīva kopprojekta ūdens elektrolīzes tehnoloģiju izstrādei, ko sauc par “Fluoru-free water electrolysis development (FFWD)”. Šis projekts, ko finansē Federālā Izglītības un pētniecības ministrija, apvieno vairākus nozīmīgus partnerus, tostarp Freiburgas Universitāti, Université de Lorraine, start-up ionysis un elektrolizatoru ražotāju Elogen. Galvenais mērķis ir izstrādāt fluoru nesaturošas skābo polimēru membrānas liela mēroga elektrolizatoriem, kam ir galvenā loma enerģijas ražošanā.

Pašreizējie elektrolizatori parasti ir balstīti uz Nafion, materiālu, kas pieder pie poli- un perfluorētām alifātiskām vielām (PFAS). Šīs vielas ir kaitīgas videi, jo ir ļoti stabilas un uzkrājas vidē. Ņemot vērā plānotos noteikumus, nepieciešamība izstrādāt alternatīvas, kas nesatur fluoru, kļūst arvien aktuālāka. Prof. Dr. Michael Sommer no Kemnicas Tehnoloģiju universitātes uzsver izaicinājumus, kas rodas, izstrādājot jaunus materiālus ar salīdzināmām īpašībām.

Inovatīvu membrānu izstrāde

Projekta “H2Giga Project Fluorine-Free MEA” mērķis ir izstrādāt rentablas fluoru nesaturošas membrānas elektrodu vienības (MEA) ūdens elektrolīzei. Sadarbības partneru vidū ir Fumatech BWT GmbH un Freiburgas Universitāte. Tehnoloģija ir balstīta uz polimēru izmantošanu, un projektam ir galvenā nozīme zaļā ūdeņraža ražošanā.

Parastie membrānu materiāli sastāv no perfluorsulfonskābēm, kas nodrošina augstu stabilitāti, bet kurām ir trūkumi, piemēram, augsta gāzu caurlaidība un ar to saistītais vides piesārņojums. Jaunie membrānu materiāli, kuru pamatā ir ogļūdeņraži, kas nesatur fluoru, šeit sola priekšrocības: cita starpā tās ietver lielāku stabilitāti temperatūrā virs 80 °C, zemāku gāzu caurlaidību un videi draudzīgāku un, iespējams, rentablāku ražošanu. Mērķis ir izstrādāt jaudīgus MEA, izmantojot mērogojamās tehnoloģijas.

Ilgtspējīgu ūdeņraža tehnoloģiju izmantošana

Ilgtspējīga ūdeņraža ražošana ir būtiska enerģijas pārejas sastāvdaļa. Elektrolīzes procesos ūdens sadalās ūdeņradī (H₂) un skābeklī (O2), un, lai iegūtu zaļo ūdeņradi, ir nepieciešama elektroenerģija, vēlams no atjaunojamiem avotiem. Dažādās elektrolīzes tehnoloģijas ietver sārma elektrolīzi, PEM elektrolīzi, sārmainās membrānas elektrolīzi un augstas temperatūras elektrolīzi.

PEM elektrolīze ir īpaši dinamiska, tai ir augsts strāvas blīvums un kompakts dizains, taču tai ir nepieciešami izturīgi materiāli un dārgi dārgmetāli. Lai līdz 2050. gadam palielinātu elektrolīzes tehnoloģiju efektivitāti, mērķis ir panākt uzlabojumu par 12%. Anjonu apmaiņas membrānas elektrolīze (AEMEL) tiek uzskatīta par daudzsološu tehnoloģiju, kas piedāvā zemāku materiālu kritiskumu un mērogošanas iespējas.

Rezumējot, var redzēt, ka attīstība fluoru nesaturošu membrānu materiālu jomā ir ne tikai videi draudzīgāka, bet arī būtiska pārejai uz ilgtspējīgu energosistēmu. Ar tādiem projektiem kā FFWD un H2Giga tiek sperts nozīmīgs solis ceļā uz efektīvu un videi draudzīgu ūdeņraža ražošanu. Vācijas mērķis ir līdz 2030. gadam sasniegt 44 GW elektrolīzes jaudu, uzsverot prioritāti inovatīvu pieeju izstrādei un ieviešanai ūdeņraža ražošanā.