Австралийская компания изобрела совершенно новый электролизер для расширения использования водородного топлива, что, по ее утверждению, является первой реальной инновацией за последние 200 лет.
Электролиз, расщепление воды на газообразный водород и кислород путем электролиза, является основным методом получения зеленой водородной энергии, но он дорог и неэффективен.
Однако водород может стать единственным источником энергии, альтернативным нефтепродуктам, например, в дальнем транспорте и сталелитейной промышленности. Шведская компания SSAB уже сделала сталь немного экологичнее, используя в качестве сырья водород вместо угля.
Австралийская компания Hysata изменила конструкцию ключевых компонентов, чтобы сделать чистое водородное топливо экономически конкурентоспособным по сравнению с ископаемым топливом за счет снижения тепла и сопротивления, возникающих при разделении водорода.
Джерри Свигерс, директор по технологиям компании Hysata и профессор Университета Вуллонгонга, Новый Южный Уэльс, рассказал The Guardian. "То, что мы сделали, - это полностью начать все заново и мыслить на очень высоком уровне". Все остальные пытались улучшить существующие материалы и дизайн".
В научной статье, опубликованной в журнале Nature и демонстрирующей потенциал их новых электролизеров, они сначала раскрывают проблемы обычных электролизеров. В частности, даже самые современные водяные электролизеры обычно требуют 53 кВт/ч электроэнергии для производства 1 кг водорода, что составляет 39,4 кВт/ч энергии, примерно на 12 кг меньше.
Прежде чем понять, почему, давайте кратко объясним, как работает электролизер.
Электролизеры состоят из анода и катода, разделенных губчатой мембраной. Вода попадает на анод, который принимает электроны и преобразует их в электричество, которое затем используется для питания подключенных объектов. Затем положительно заряженные протоны проходят через мембрану к катоду, где притягивают кислород. Там протоны рекомбинируют с электронами, которые соединяются с кислородом, производя воду и тепло.
Электролизеры Hysata имеют круглую форму, а гидрофильная мембрана лишь слегка погружена в резервуар с электролитом в той же точке, куда поступает вода. Мембрана постоянно втягивает воду и электролит, обеспечивая электролиз без пузырьков водорода, характерных для электролизеров с одним анодом и одним катодом.
Эти пузырьки препятствуют физическому доступу к катализаторам на аноде и катоде, снижая эффективность. В результате решения этой проблемы газовых пузырьков компания Hysata достигла эффективности 95%, или 41,5 кВт/ч на кг водорода.
Но Хисата - больше, чем ученый, и экономика его электролизеров имеет смысл. Мембраны просты в производстве, и процесс может быть автоматизирован в больших масштабах.
Международное агентство по возобновляемым источникам энергии поставило цель к 2050 году изобрести новый метод электролиза, который позволит снизить потребность в этом процессе до 42 кВт/ч на килограмм. В настоящее время Hysata является единственной компанией на планете, достигшей этой цели, и если сектору дальних перевозок потребуется один миллион тонн водорода в год, то его производство по технологии Hysata позволит сэкономить 3 миллиарда долларов.