Zalety zielonego wodoru

• Strona główna
• Artykuły
• Zalety zielonego wodoru

2024-09-04

Ze względu na globalne wysiłki na rzecz osiągnięcia zerowej emisji netto, zapotrzebowanie na wodór ma wzrosnąć 7,5-krotnie w ciągu najbliższych 30 lat, osiągając 660 milionów ton do 2050 r. Jednak produkcja wodoru będzie musiała przejść transformację z szarej na niebieską i zieloną, aby osiągnąć prognozowane cele zerowej emisji netto.

Zielony wodór będzie miał kluczowe znaczenie dla umożliwienia globalnej transformacji energetycznej, zwłaszcza w przypadku źródeł energii, które zasilają pojazdy silnikowe i samoloty, służą do ogrzewania domów i biur, generują energię elektryczną, przyczyniają się do dekarbonizacji procesów przemysłowych.

Istnieją cztery główne technologie elektrolizerów do produkcji zielonego wodoru: alkaliczna (AEL), membrana wymiany protonów (PEM), membrana wymiany anionów (AEM) i stały tlenek (SOEC).

Niezależnie od technologii, każdy z tych typów elektrolizerów składa się z komina, w którym następuje separacja wodoru i tlenu z wody,oraz reszty instalacji, która obejmuje zasilanie, zaopatrzenie w wodę, oczyszczanie, sprężanie i inne systemy wspomagające.

Te cztery technologie rozróżnia się na podstawie elektrody, elektrolitu i temperatury pracy.

Alkaliczna elektroliza (AEL) jest najbardziej ugruntowaną technologią elektrolizy. Produkcja masowa uczyniła ją szeroko dostępną i w rezultacie jest uważana za ekonomiczną opcję. Jednak wiąże się ona również ze znacznymi ograniczeniami szybkości produkcji wodoru i ciśnień w porównaniu z innymi metodami. Ponadto AEL ma ograniczenia operacyjne, trudne uruchamianie i wyłączanie (tj. słabe cykle), a także problemem jest kwestia kosztów, ponieważ powstający wodór wymaga kosztownej kompresji.

Elektroliza z membraną wymiany protonów (PEM) wyłoniła się jako krótkoterminowa alternatywa dla AEL, oferując znaczną wydajność i usprawnienia operacyjne. PEM umożliwia szybki czas reakcji i wyższe gęstości prądu niż AEL. Przy użyciu PEM wodór jest wytwarzany pod ciśnieniem, a działanie może być elastyczne. W przeciwieństwie do AEL, PEM wymaga użycia metali szlachetnych ze względu na wysoce kwaśne środowisko pracy, co skutkuje stosunkowo wyższymi kosztami kluczowych komponentów. Jednak koszty te są równoważone przez wzrost wydajności w produkcji, operacjach i powierzchni stosu elektrolizera.

AEM i SOEC to nowe technologie, które zostały sprawdzone w skali laboratoryjnej i mają potencjał zrewolucjonizowania branży.

Elektroliza z membraną wymiany anionów (AEM) jest pozycjonowana jako bezpośredni zamiennik AEL, oferując podobne zalety jak PEM. Odbywa się w lekko zasadowych warunkach, więc można stosować katalizatory z metali nieszlachetnych i innych. W przeciwieństwie do AEL, elektroliza AEM może być prowadzona przy wyższych gęstościach prądu i mieć elastyczne działanie.

Technologia SOEC działa natomiast w bardzo wysokich temperaturach (700–850°C) i może osiągać wyższą wydajność dzięki integracji ciepła, co sprawia, że jest lepiej przystosowana do konkretnych zastosowań, takich jak produkcja paliwa i synteza chemiczna.

wodórtechnologiaenergetykaelektroliza