Системы электролиза продолжают оставаться основой водородной экономики и признаны одним из ключевых методов получения большого количества зеленого водорода.
В рамках этого технологического пространства компании и организации по всему миру стремились создать более эффективные и действенные системы электролизеров, чтобы обеспечить недорогое производство зеленого водорода и создать более богатый рынок для экологически чистых энергоносителей.
В США различные государственные программы помогают устранять препятствия на пути увеличения производства водорода и чтобы узнать больше об одном из этих проектов, мы поговорили с Эндрю Парком, главным инженером по исследованиям и разработкам в компании Chemours, и доктором Брайаном Пивоваром, старшим научным сотрудником NREL.
Эндрю Парк сообщил, что Chemours продолжает поддерживать создание более эффективных систем электролиза, в первую очередь с помощью технологий протонообменных мембран.
«В середине 20 века появление нового класса полимеров, называемых фторполимерами, дало много интересных и нужных свойств различным отраслям. Среди фторполимеров, которые были изобретены в 50-х и 60-х годах, есть полимер под названием Nafion™, который является полимером с протонным обменом», — сказал Эндрю Парк .
«Мы называем их иономерами — ионообменным полимером. И это был принципиально новый класс фторполимеров и благодаря его открытию можно было популяризировать множество новых устройств, таких как водородный топливный элемент и электролизер воды с протонообменной мембраной (ПЭМ).
«Сейчас Chemours унаследовала технологии и производство, среди прочих фторполимеров, иономеров торговой марки Nafion™. Chemours поставляет полимеры и продукты с добавленной стоимостью, такие как мембраны, производителям занимающимся добычей, для создания компонентов которые используются в этих электрохимических устройствах».
Доктор Брайан Пивовар рассказал, как Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) продолжает изучать водородные технологии как возможность внести свой вклад в обезуглероженное общество США.
«Я работаю в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, поэтому мы входим в систему национальных лабораторий Министерства энергетики США. Мы единственная лаборатория EERE, которая является подразделением по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики, и в рамках этой структуры у нас есть большая водородная программа".
«Мы изучали, как водород вписывается в развивающуюся энергетическую систему. Существует новое видение Министерства энергетики, которое называется «Водород в масштабе» ( H2@Scale ), в котором водород является ключевым центральным компонентом для обеспечения экономичной, чистой и устойчивой энергетической системы будущего".
«Во многом водород делает особенным то, что он может использовать такие вещи, как возобновляемые источники энергии, и превращать их в промышленные и транспортные устройства, особенно в устройства, где прямая электрическая энергия или батареи взаимодействуют».
Обе организации в настоящее время участвуют в инициативе Министерства энергетики, направленной на разработку более эффективных систем электролизеров, в первую очередь за счет использования инновационных материалов для системы электролиза с протонообменной мембраной. Пивовар дает пояснения о проекте: «Есть конкретный проект, который в настоящее время несколько уникален тем, что он сосредоточен на улучшенных свойствах мембран для электролиза, в этой области не так много работы, но ее значение растет».
Парк добавил: «Этот проект касается своего рода видения следующего поколения производства водорода с помощью электролиза воды. Электролиз воды долгое время был нишевым рынком — были демонстрации технологии и некоторое время она использовалась в небольших коммерческих устройствах».
«Теперь, когда потребность в зеленом водороде масштабируется, экспоненциальный рост спроса действительно близок к намеченным нами планам. Мембранная технология, которая обслуживала часть существующего рынка, не была оптимизирована для обеспечения высокой эффективности, что необходимо для того, чтобы сделать технологию масштабируемой очень быстро".
«Нам нужно было ускорить исследования материалов, чтобы разработать такие вещи, как мембрана. Хотя потребности в исследованиях и разработках не ограничиваются мембраной, она нуждается в значительной оптимизации в очень короткие сроки».
Очевидно, что получение водорода путем электролиза может оказать положительное влияние на производство зеленого водорода. Но то же самое можно сказать и о голубом водороде. Хотя многие в отрасли могут предпочесть перейти сразу к зеленому водороду и Пак, и Пивовар считают, что синий водород является ключом к переходу на водородную энергию.
«Хотя зеленый водород может быть идеальной конечной целью, — сказал Пивовар, — серый и синий водород здесь вовсе не враги. Это важные переходные состояния с улучшающими стоимостными предложениями. Возникает вопрос, когда мы смотрим на 2050 год и думаем - сможем ли мы когда-нибудь достичь этого?"
«Для этого и есть этот переключатель между серым, синим и зеленым водородом, который будет работать в течении еще какого то времени. Главное для меня — причина, по которой водород в масштабе называется водородом в масштабе, это то что он гораздо более экономичен в именно в больших масштабах".
«Способность серого водорода создавать инфраструктуру, позволяющую более дешевое хранение и транспортировку водорода, уже реализована, и ее можно улучшить за счет синего и в конечном итоге, зеленого водорода».
Пак добавил: «Да, я согласен и Чемоурс полностью согласен. Мы не можем дождаться, когда станем частью цепочки создания стоимости и в той мере, в какой водород, поставляемый в настоящее время, будь то серый или голубой, а затем в будущем зеленый, поможет нам быстрее масштабироваться. Это хорошая вещь. Ведь все, что ведет нас к предполагаемой зеленой водородной экономике, прекрасно».
