Nowa technologia membranowa kluczem do taniej produkcji wodoru
Zielony wodór, produkowany w procesie elektrolizy wody z użyciem energii ze źródeł odnawialnych, oferuje możliwości zasilania pojazdów, magazynowania energii i przekształcenia procesów przemysłowych, które obecnie są źródłem wielu zanieczyszczeń. Elektroliza wody polega na wykorzystaniu energii elektrycznej do rozkładu cząsteczki wody na tlen i wodór. „Wodór elektrolityczny wytwarzany z wody i odnawialnych źródeł energii jest naprawdę ekologiczny”, wyjaśnia Antonino Aricò z Narodowej Rady Badawczej we Włoszech, koordynator projektu ANIONE. „Wynika to z faktu, że w procesie tym nie powstaje dwutlenek węgla. Aby jednak umożliwić upowszechnienie takich technologii na rynku, konieczne jest znaczące obniżenie zarówno kosztów inwestycji, jak i kosztów operacyjnych”.
Membrany węglowodorowe o wysokiej przewodności
Partnerzy skupieni wokół projektu ANIONE postanowili rozwiązać ten problem poprzez opracowanie wysoce wydajnej metody wytwarzania wodoru. „Zamierzaliśmy wnieść swój wkład w stworzenie zdecentralizowanej infrastruktury do produkcji wodoru z myślą o osiągnięciu unijnego celu zerowej emisji dwutlenku węgla netto do 2050 roku”, mówi Aricò. W tym celu zespół projektu ANIONE skupił się na rozwoju najbardziej zaawansowanej technologii – elektrolizy wody w elektrolizerze z membraną anionowymienną (AEM). Partnerzy mają nadzieję, że ułatwi to produkcję taniego wodoru ze źródeł odnawialnych na dużą skalę. „W ramach tego projektu opracowaliśmy węglowodorowe membrany anionowymienne o wysokiej przewodności i stabilności”, zauważa Aricò. „Membrany te zostały wyprodukowane w połączeniu z elektrokatalizatorami i zespołami membrana-elektroda – wszystkie wykonane z materiałów niebędących surowcami krytycznymi (CRM)”. Materiały zostały najpierw zbadane i ocenione pod kątem wydajności i stabilności. Analizie poddano również ich trwałość w dynamicznych warunkach pracy. „Przeprowadziliśmy również analizę, która pomogła określić korzyści ekonomiczne”, dodaje Aricò. Następnie opracowany został plan eksploatacji, w którym wskazano, w jaki sposób można wprowadzić innowacje opracowane w ramach projektu na rynek. Do grona członków konsorcjum projektu ANIONE należał producent elektrolizerów, a także firmy dostarczające membran, katalizatorów oraz AEM.
Walidacja koncepcji membran anionowymiennych
W ramach projektu przeprowadzono testy walidacyjne w elektrolizerze AEM o mocy 2 kW, które nowa technologia przeszła pozytywnie. Testy te pomogły wykazać skuteczność tego rozwiązania, a także jego niskie zużycie energii. Wszystko to zostało osiągnięte przy użyciu stosunkowo tanich i powszechnie dostępnych materiałów i komponentów. „Wykazaliśmy większą wydajność i stabilność w porównaniu z dostępnym stanem techniki”, mówi Aricò. „W ramach kolejnych kroków opracowany zostanie duży elektrolizer typu AEM, wykorzystujący opracowaną tutaj technologię”. Rozwiązanie posiada współczynnik skalowania wynoszący 100, co świadczy o dużych ambicjach zespołu projektowego. Wśród pozostałych planów na przyszłość znajduje się budowa i demonstracja elektrolizera AEM, który będzie w pełni zintegrowany z siecią, co posłuży przetestowaniu i walidacji technologii z perspektywy klienta. „Wszystkie te etapy będą wymagały dalszych prac badawczo-rozwojowych, które skupią się na poprawie wydajności, a także obniżeniu kosztów”, mówi Aricò. „Wejście na rynek i rozwój pod kątem biznesowym będą w przyszłości wymagały zachęt rządowych, wsparcia i działań informacyjnych”.
Nowe miejsca pracy w sektorze produkcji czystego wodoru
Zespół projektu ANIONE odegrał znaczącą rolę w walidacji technologii AEM, dając szansę na szybszą realizację koncepcji opłacalnej i ekologicznej energii pozyskiwanej z wodoru. Projekt pokazał, że możliwe jest pozyskiwanie stabilnych i opłacalnych materiałów niebędących surowcami krytycznymi na potrzeby elektrolizerów AEM, a technologia ta może być niezwykle wydajna. „Prace w projekcie ANIONE przyczyniły się do rozwiązania kilku ważnych kwestii, takich jak produkcja wodoru ze źródeł odnawialnych, oszczędność energii i bezpieczeństwo energetyczne Europy”, zauważa Aricò. „Tańszy proces elektrolizy oferuje również potencjał w zakresie tworzenia nowych miejsc pracy w dziedzinie rozproszonej produkcji wodoru”.
Słowa kluczowe
ANIONE, wodór, energia, elektrolityczny, odnawialny, węglowodór, elektryczność, membrana anionowymienna
