Zielony wodór za niższą cenę? To możliwe
Testy nowego elektrolizera AEM pokazały, że możliwa jest tańsza produkcja zielonego wodoru przy zwiększeniu bezpieczeństwa łańcucha dostaw. Jest to istotne z uwagi na wzrost zainteresowania wodorem w Europie.
Obecnie dostępne na rynku elektrolizery dzielą się na PEM (ang. proton exchange membrane) i AEM (ang. anion exchange membrane). Pierwszy rodzaj bazuje na membranie kationowymiennej, przez którą, z anod do katod, przechodzą protony. Cały proces zachodzi w środowisku kwaśnym. AEM wykorzystują membranę anionowymienną, przez którą z katod do anod przechodzą jony wodorotlenkowe, co odbywa się w środowisku zasadowym/alkalicznym.
PEM jako katalizatorów używa metali szlachetnych z grupy platynowców (platyny i irydu), zaś AEM korzysta z metali nieszlachetnych (np. niklu, kobaltu i żelaza). W pierwszym przypadku konieczne jest wykorzystanie tytanu, który jest odporny na korozję w środowisku kwaśnym, zaś w drugim używane są tańsze materiały jak stal nierdzewna.
Mimo że elektrolizery AEM są korzystniejsze cenowo, PEM lepiej radzi sobie ze zmiennym obciążeniem i charakteryzuje się wyższą gęstością prądu. Sam elektrolizer PEM jest przy tym bardziej kompaktowy i produkuje czystszy wodór.
To zestawienie wad i zalet może jednak zostać zdeklasowane przez ostatnie badania.
1250 godzin testów elektrolizera
Spółka Power to Hydrogen (P2H2, producent elektrolizerów AEM) i Repsol (hiszpańskie przedsiębiorstwo energetyczne zajmujące się głównie wydobyciem i przetwórstwem ropy naftowej oraz gazu ziemnego) przedstawiły wyniki pilotażu elektrolizera AEM, który może zapewnić produkcję zielonego wodoru po niższej cenie. P2H2 dostarczyło elektrolizer, który następnie był testowany we współpracy z Repsol w ramach pilotażu. Testy odbyły się w centrum innowacji przemysłowych All4Zero firmy Repsol.
Urządzenie było poddawane testom parametrycznym i wytrzymałościowym przez ponad 1250 godzin. W ramach pilotażu przeprowadzono pracę w symulowanych profilach obciążenia. Jak podaje P2H2, urządzenie co najmniej dorównało wyznaczonym celom, a w niektórych przypadkach wręcz je przekroczyło. Podczas pilotażu badano wydajność, elastyczność i trwałość.
W ramach testów m.in. wprowadzano powtarzalne cykle od 40 proc. do 100 proc. obciążenia, a także pracę w różnym ciśnieniu, wahającym się od 2 do 30 barów.
Zdaniem założyciela i prezesa P2H2, Paula Mattera, to dowód na to, że AEM może posiadać zbliżoną wydajność do PEM przy niższych kosztach.
Niższa cena, bezpieczniejszy łańcuch dostaw
Według szacunków uśredniony koszt produkcji wodoru w elektrolizerze P2H2 to 3,86 euro/kg, co oznacza zmniejszenie kosztów o 16 proc. w stosunku do dotychczas dominujących technologii elektrolizy. Zoptymalizowane scenariusze wskazują, że możliwe jest osiągnięcie ceny 2,82 euro/kg, co zbliża projekt do progu, który może zadecydować o komercyjnym wdrożeniu.
AEM, w przeciwieństwie do PEM, umożliwia elastyczniejszy łańcuch dostaw poprzez rezygnację z irydu, jednego z najrzadszych metali na Ziemi, wydobywanego w zaledwie kilku krajach.
Testowana technologia charakteryzuje się nieodwracalną degradacją napięcia ogniwa na poziomie ok. 2 mV na 1000 godzin pracy, co przekłada się na prognozowaną żywotność systemu przekraczającą 50 tys. godzin. Jest to 5–10 razy więcej niż obecnie działające elektrolizery AEM. Dodatkowo może pracować z podobną wydajnością przy ciśnieniu od 2 do 30 barów i cechuje się odpornością na nieplanowane wyłączenia. W przypadku testowania awarii system wznowił testy od razu po ponownym włączeniu, bez żadnych konsekwencji dla procesu.
Europa stawia na wodór
Inwestycje w zielony wodór narastają. W skali globalnej sięgnęły one 130 mld dolarów (ok. 520 mld zł). Środki obejmują ponad 570 projektów o łącznej zdolności produkcyjnej 6,9 mln ton rocznie. Jednocześnie w ciągu ostatnich 12 miesięcy zdolności produkcyjne wzrosły o 70 proc. do poziomu ok. 1,7 mln ton rocznie. Co ciekawe, to Chiny i Europa odpowiadają za większość globalnego wzrostu. Więcej na ten temat można przeczytać w artykule: 130 mld dolarów na zielony wodór. Chiny i Europa napędzają globalny wyścig inwestorów.
Przykładem europejskich inwestycji w wodór jest HyFlexMine, międzynarodowy projekt koordynowany przez Politechnikę Śląską, którego celem jest opracowanie bezpiecznego i elastycznego systemu magazynowania wodoru w wyrobiskach zamkniętych kopalń podziemnych. Projekt potrwa trzy lata i jest współfinansowany przez Unię Europejską. Szczegóły projektu redakcja Gramwzielone.pl opisała w tekście: Zamknięte kopalnie mogą zmagazynować wodór. Rusza europejski projekt.
Marcin Karwowski
marcin.karwowski@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy E-Magazyny Sp. z o.o.
