Zoptymalizowany, zasilany energią słoneczną obieg siarki sposobem na tanią produkcję wodoru
Obecnie cały czas trwają prace nad zaawansowanymi rozwiązaniami, które zwiększą potencjał rynkowy wodorowych ogniw paliwowych, zaś najobszerniej badane są obiegi termochemiczne. Wspólne Przedsiębiorstwo na rzecz Technologii Ogniw Paliwowych i Technologii Wodorowych (FCH JU, Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking) – publiczno-prywatne partnerstwo łączące Komisję Europejską z przedstawicielami przemysłu europejskiego i badaczami – ma na celu przyspieszenie wprowadzenia na rynek technologii ogniw paliwowych i energetyki wodorowej. Produkcja wodoru w drodze rozszczepiania wody przy użyciu skoncentrowanej energii słonecznej jest od wielu lat uważana za główną metodę ekologicznego wytwarzania wodoru. W ramach finansowanego ze środków UE projektu SOL2HY2 (Solar to hydrogen hybrid cycles) zbadano hybrydowy obieg siarki zasilany energią słoneczną. Obieg ten wydaje się być jednym z najbardziej obiecujących i tanich rozwiązań do generowania wodoru przy użyciu energii termicznej. Hybrydowy obieg siarki to dwuetapowy proces rozszczepiania cząsteczek wody na wodór i tlen. Ten bazujący na utlenianiu i redukcji siarki proces stanowi hybrydowy cykl termochemiczny: na jednym z dwóch etapów przeprowadzana jest reakcja elektrochemiczna, zaś na drugim – wysokotemperaturowa reakcja termochemiczna. Początkowe prace nad etapem elektrolizy w hybrydowym obiegu siarki były prowadzone przez przemysł jądrowy, ponieważ jądrowe źródła ciepła są tańsze od energii słonecznej. Jest jednak mało prawdopodobne, aby przy użyciu obecnych technologii udało się osiągnąć ceny wodoru poniżej 3 – 3,50 euro za kilogram. Członkowie konsorcjum zintegrowali źródła energii słonecznej z nowatorskim, niskoenergetycznym procesem produkcji wodoru i kwasu siarkowego. Uproszczona struktura, dodatkowe dochody ze sprzedaży kwasu oraz możliwość ponownego użycia istniejących instalacji pozwolą zmniejszyć koszty produkcji wodoru o około 50% w porównaniu z konwencjonalnymi procesami. Zespołowi SOL2HY2 udało się zoptymalizować cykliczny proces pod kątem wykorzystania odnawialnych źródeł energii, zmniejszenia kosztów kapitału oraz zbilansowania strumienia produktu końcowego. Opracowano też nową technikę zdepolaryzowanej elektrolizy dwutlenku siarki i zademonstrowano jej zalety i przewagę nad konwencjonalnymi procesami. Konsorcjum zaprojektowało nowy, pracujący w temperaturze pokojowej elektolizer z nowymi, przetestowanymi powłokami niezawierającymi platyny i palladu. Dodatkowo zbudowano innowacyjny reaktor słoneczny bazujący na tanich i stabilnych katalizatorach, przeznaczony do użycia na stopniu wysokotemperaturowym instalacji. Działanie reaktora zostało zademonstrowane na słońcu. Uzyskane wyniki z pewnością przyczynią się do zmniejszenia kosztów produkcji wodoru. Ta tania i bardziej przyjazna środowisku naturalnemu metoda wytwarzania wodoru może znaleźć zastosowanie w ogniwach paliwowych, produkcji energii i transporcie.
