Nový projekt v Chemnitzi: Trvalo udržateľná elektrolýza pre zelený vodík!

Nový projekt v Chemnitzi: Trvalo udržateľná elektrolýza pre zelený vodík!

Technická univerzita Chemnitz je súčasťou inovatívneho spoločného projektu vývoja technológií pre elektrolýzu vody, ktorý sa nazýva „Vývoj elektrolýzy vody bez fluóru (FFWD)“. Tento projekt financovaný spolkovým ministerstvom školstva a výskumu spája niekoľko dôležitých partnerov, medzi ktoré patrí Univerzita vo Freiburgu, Université de Lorraine, start-up ionysis a výrobca elektrolyzérov Elogen. Hlavným cieľom je vývoj kyslých polymérových membrán bez fluóru pre veľkorozmerové elektrolyzéry, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu pri výrobe energie.

Súčasné elektrolyzéry sú typicky založené na Nafione, čo je materiál, ktorý patrí medzi poly- a perfluórované alifatické látky (PFAS). Tieto látky sú škodlivé pre životné prostredie, pretože sú veľmi stabilné a hromadia sa v prostredí. Vzhľadom na plánované nariadenia je potreba vyvinúť alternatívy bez fluóru čoraz naliehavejšia. Prof. Dr. Michael Sommer z Technickej univerzity Chemnitz zdôrazňuje výzvy, ktoré prináša vývoj nových materiálov s porovnateľnými vlastnosťami.

Vývoj inovatívnych membrán

Cieľom projektu „H2Giga Project Fluorine-Free MEA“ je vyvinúť nákladovo efektívne jednotky membránových elektród bez fluóru (MEA) pre elektrolýzu vody. Medzi kooperačných partnerov patria Fumatech BWT GmbH a Univerzita vo Freiburgu. Technológia je založená na použití polymérov a projekt je ústredným bodom výroby zeleného vodíka.

Bežné membránové materiály pozostávajú z perfluórsulfónových kyselín, ktoré ponúkajú vysokú stabilitu, ale majú nevýhody, ako je vysoká priepustnosť pre plyny a súvisiace znečistenie životného prostredia. Nové membránové materiály na báze uhľovodíkov bez fluóru tu sľubujú výhody: Medzi ne patrí okrem iného väčšia stabilita pri teplotách nad 80 °C, nižšia priepustnosť plynov a ekologickejšia a potenciálne aj nákladovo efektívnejšia výroba. Cieľom je vyvinúť výkonné MEA pomocou škálovateľných technológií.

Využívanie udržateľných vodíkových technológií

Výroba trvalo udržateľného vodíka je základnou súčasťou energetického prechodu. Procesy elektrolýzy rozkladajú vodu na vodík (H₂) a kyslík (O₂) a na výrobu zeleného vodíka vyžadujú elektrickú energiu, najlepšie z obnoviteľných zdrojov. Rôzne technológie elektrolýzy zahŕňajú alkalickú elektrolýzu, PEM elektrolýzu, alkalickú membránovú elektrolýzu a vysokoteplotnú elektrolýzu.

Elektrolýza PEM je obzvlášť dynamická a má vysokú prúdovú hustotu a kompaktný dizajn, vyžaduje si však robustné materiály a drahé drahé kovy. Na zvýšenie účinnosti technológií elektrolýzy do roku 2050 je cieľom dosiahnuť zlepšenie o 12 %. Elektrolýza na aniónovej výmennej membráne (AEMEL) sa považuje za sľubnú technológiu, ktorá ponúka nižšiu kritickosť materiálu a možnosti škálovania.

V súhrne možno vidieť, že vývoj v oblasti membránových materiálov bez fluóru je nielen šetrnejší k životnému prostrediu, ale aj zásadný pre transformáciu na udržateľný energetický systém. S projektmi ako FFWD a H2Giga sa robí významný krok smerom k efektívnej a ekologickej výrobe vodíka. Nemecko má za cieľ dosiahnuť do roku 2030 kapacitu elektrolýzy 44 GW, čím zdôrazňuje prioritu vývoja a implementácie inovatívnych prístupov k výrobe vodíka.