Nowy projekt w Chemnitz: Zrównoważona elektroliza na rzecz zielonego wodoru!

Nowy projekt w Chemnitz: Zrównoważona elektroliza na rzecz zielonego wodoru!

Politechnika w Chemnitz uczestniczy w innowacyjnym wspólnym projekcie mającym na celu opracowanie technologii elektrolizy wody, który nosi nazwę „Rozwój elektrolizy wody bez fluoru (FFWD)”. Projekt ten, finansowany przez Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych, skupia kilku ważnych partnerów, w tym Uniwersytet we Fryburgu, Université de Lorraine, start-up Ionysis i producenta elektrolizerów Elogen. Głównym celem jest opracowanie bezfluorowych, kwasowych membran polimerowych do wielkoskalowych elektrolizerów, które odgrywają kluczową rolę w produkcji energii.

Obecne elektrolizery są zwykle oparte na Nafionie, materiale należącym do poli- i perfluorowanych substancji alifatycznych (PFAS). Substancje te są szkodliwe dla środowiska, ponieważ są bardzo trwałe i kumulują się w środowisku. W świetle planowanych regulacji, coraz pilniejsza staje się potrzeba opracowania zamienników niezawierających fluoru. Prof. dr Michael Sommer z Politechniki w Chemnitz podkreśla wyzwania związane z opracowywaniem nowych materiałów o porównywalnych właściwościach.

Opracowanie innowacyjnych membran

Projekt „H2Giga Project Fluorine Free MEA” ma na celu opracowanie opłacalnych, niezawierających fluoru jednostek elektrod membranowych (MEA) do elektrolizy wody. Partnerami współpracy są Fumatech BWT GmbH i Uniwersytet we Fryburgu. Technologia opiera się na wykorzystaniu polimerów, a projekt ma kluczowe znaczenie dla produkcji zielonego wodoru.

Typowe materiały membranowe składają się z kwasów perfluorosulfonowych, które zapewniają wysoką stabilność, ale mają wady, takie jak wysoka przepuszczalność gazów i związane z tym zanieczyszczenie środowiska. Nowe materiały membranowe na bazie węglowodorów wolnych od fluoru obiecują tutaj zalety: obejmują one między innymi większą stabilność w temperaturach powyżej 80°C, niższą przepuszczalność gazów oraz bardziej przyjazną dla środowiska i potencjalnie tańszą produkcję. Celem jest opracowanie potężnych MEA przy użyciu skalowalnych technologii.

Wykorzystanie zrównoważonych technologii wodorowych

Produkcja zrównoważonego wodoru jest zasadniczym elementem transformacji energetycznej. Procesy elektrolizy rozkładają wodę na wodór (H₂) i tlen (O₂), a do wytworzenia zielonego wodoru wymagana jest energia elektryczna, najlepiej ze źródeł odnawialnych. Różne technologie elektrolizy obejmują elektrolizę alkaliczną, elektrolizę PEM, alkaliczną elektrolizę membranową i elektrolizę w wysokiej temperaturze.

Elektroliza PEM jest szczególnie dynamiczna, ma dużą gęstość prądu i zwartą konstrukcję, ale wymaga wytrzymałych materiałów i drogich metali szlachetnych. Aby do roku 2050 zwiększyć efektywność technologii elektrolizy, celem jest osiągnięcie poprawy o 12%. Elektrolizę z membraną anionowymienną (AEMEL) uważa się za obiecującą technologię, która oferuje niższą krytyczność materiału i możliwości skalowania.

Podsumowując, można zauważyć, że postęp w dziedzinie materiałów membranowych niezawierających fluoru jest nie tylko bardziej przyjazny dla środowiska, ale także ma fundamentalne znaczenie dla transformacji w kierunku zrównoważonego systemu energetycznego. Dzięki projektom takim jak FFWD i H2Giga podejmowany jest znaczący krok w kierunku wydajnej i przyjaznej dla środowiska produkcji wodoru. Niemcy dążą do osiągnięcia 44 GW mocy elektrolizy do 2030 r., co podkreśla priorytet opracowania i wdrożenia innowacyjnych podejść do produkcji wodoru.