Финансируемый Европейским союзом проект HYScale объявил о серии технических достижений, которые значительно приближают реальность конкурентоспособного по стоимости промышленного производства зеленого водорода. Эти разработки призваны решить ключевые проблемы, сдерживавшие развитие водородных технологий.
В основе каждой системы низкотемпературного электролиза воды лежит мембрана – критически важный компонент, определяющий эффективность, безопасность и масштабируемость. Координатор проекта, компания Cutting-Edge Nanomaterials GmbH (CENmat), успешно наладила крупносерийный синтез и формовку своих фирменных анионообменных мембран (AEM) AionFLX. Новый процесс позволил резко снизить проницаемость водорода, устранив давнее ограничение производительности AEM-электролиза, и обеспечить объемы производства, достаточные для сборки стека мощностью 100 кВт.
«Мы вышли за рамки лабораторного производства; мембраны больше не являются узким местом», – заявил доктор Жюльен Фаж, химик-полимерщик и координатор проекта в CENmat. «Такая масштабируемость открывает путь к мульти-киловаттным, а вскоре и к мульти-мегаваттным системам».
Опираясь на прогресс в создании мембран, партнеры HYScale изготовили подложки с каталитическим покрытием (CCS) большой площади для анода и катода, не содержащие критического сырья. Это гарантирует, что все основные материалы для стека электролизера доступны в промышленных масштабах и соответствуют строгим требованиям производительности, снижая зависимость от редких и дорогих металлов.
Для проверки работоспособности в реальных условиях исследователи из Национального исследовательского совета Италии (CNR) спроектировали, собрали и протестировали короткий AEM-стек мощностью 6 кВт, используя новые мембраны и подложки. Стек продемонстрировал стабильную работу в широком диапазоне температур и плотностей тока. Это доказывает, что материалы HYScale могут быть объединены в надежные, готовые к применению мембранно-электродные блоки (МЭБ).
Используя данные испытаний, Германский аэрокосмический центр (DLR) завершил цифровое проектирование демонстрационного стека HYScale мощностью 100 кВт. Модель детализирует размеры и выбор материалов, предоставляя точный план для сборки и прокладывая путь к достижению пятого уровня технологической готовности (TRL 5).
«HYScale имеет уникальные возможности для предоставления масштабируемых и готовых к массовому производству решений для зеленого водорода», – сказала Ягода Мансс-Хмеляж, инженер-исследователь в DLR. «Мы фокусируемся не только на улучшении материалов, но и на том, чтобы они работали в реальных производственных условиях».
В совокупности эти достижения демонстрируют четкую последовательность развития проекта: от инновационных материалов, таких как мембраны AionFLX промышленного масштаба, до проверки работоспособности модуля на 6 кВт и, наконец, до системного инжиниринга в виде готового цифрового проекта демонстратора мощностью 100 кВт, что открывает новую главу в водородной energetike.