Uraauurtava prosessi vedyn elektrolyysissä
- Lisätiedot
- Hits: 965
Pajarito-jauhe on Hannoverin messuilla 2024 esitteli uraauurtavan katalyyttiteknologian, joka parantaa polttokennojen kustannuslaskentaa ja Vedyn elektrolyysi muuttunut dramaattisesti. Innovatiivinen prosessi vähentää jalometallien määrää, joka tarvitaan reaktioihin energian tuottamiseksi vihreää vetyä piti olla jopa 70 %. Varipore-prosessin toteuttamiseksi valmistuksen asiantuntijat otetaan mukaan laajamittaiseen tuotantoon New Mexicoon.
Pitoisuus
- Energiantuotannon vedystä pitäisi tulla edullinen
- Harvinaisten metallien välttäminen avaa uutta markkinapotentiaalia
Energiantuotannon vedystä pitäisi tulla edullinen
Startup Pajarito Powder on asettanut tavoitteekseen tuottaa energiaa Vety edullinen, luotettava ja soveltuu volyymituotantoon muuttamalla vedyn energiantuotannon peruskustannuslaskentaa innovatiivisella materiaalisuunnittelullaan.
Huomattavasti vähemmän platinaa
Uuden prosessitekniikan avulla vetypolttokennoja ja elektrolyysikatalyyttejä voidaan käyttää huomattavasti vähemmän harvinaista ja kallista platinaa samalla suorituskyvyllä. "Jos vähennät iridiumia, vedyn tuotannon taloudellisuus paranee dramaattisesti ja sen seurauksena vedyn saatavuus paranee merkittävästi", selittää. Thomas J Stephenson, Pajarito Powderin toimitusjohtaja ja hallituksen puheenjohtaja. Prosessi vähentää jalometallien määrää, joka tarvitaan reaktioihin energian tuottamiseksi vedystä jopa 70 %.
Elektrolyysit ovat tärkeitä
Puhtain tapa tuottaa vetyä kestävään käyttöön polttokennoissa on elektrolyysi. Tämä käyttää sähköenergiaa veden jakamiseen kahteen osaan. Elektrolyysit ovat tunnetuin menetelmä "vihreän vedyn" tuottamiseksi. Samalla ne ovat avain vedyn käyttöön energian varastoinnissa ja energian siirtämisessä pitkiä matkoja.
Tämä herättää kysymyksen siitä, miksi vetypolttokennot ja elektrolysaattorit eivät ole vielä vakiinnutuneet maailmantaloudessa, kun otetaan huomioon kaikki nämä edut ja kaikki tieteelliset tutkimukset. Avain on sisällä Katalysaattori, jonka valmistukseen, parantamiseen ja varaamiseen on nyt erikoistunut Pajarito Powder. Katalyytit muodostavat lähes 40 % polttokennopinon kustannuksista. 1 GW:n elektrolysaattorin iridiumkomponenttien hinta olisi yli 2022 miljoonaa dollaria vuoden 61 hinnoilla.
Ehkä tämä on ironiaa, että vety on runsain alkuaine, mutta platinametallit, joita tarvitaan muuttamaan se hyödylliseksi sähköksi, kuten esim. Iridium, jotka sisältävät vähiten esiintyviä elementtejä. Niiden harvinaisuus ja niihin liittyvät korkeat hinnat ovat toistaiseksi estäneet tästä sopivasta vedystä muodostumasta tärkeäksi energialähteeksi, ainakin toistaiseksi.
Uusi materiaaliteknologia tekee vedystä taloudelliseksi
Uuden prosessiteknologian ansiosta yhdysvaltalainen start-up pystyy käyttämään vetypolttokennoja ja elektrolysaattorikatalyyttejä samalla suorituskyvyllä ja huomattavasti vähemmän harvinaista ja kallista materiaalia platinaa käyttämällä. Menettelyn mukana tulee jopa 70% vähemmän arvometallit joita tarvitaan reaktioissa energian tuottamiseksi vedystä.
Varipore-prosessia käytetään polttokennoissa. Tämän avulla voit tekniset katalyyttikannattimet (Engineered Catalyst Supports, ECS), jotka perustuvat tiettyyn järjestelmään räätälöityihin mekanismeihin, jotka parantavat PGM:iden suorituskykyä ja käyttöä.
Nämä rakenteet ovat mesohuokoinen. Ne on suunniteltu sisältämään erittäin pieniä nanoskooppisia aukkoja, joiden koko vaihtelee 2-50 nm ja jotka ovat verrattavissa ihmisen DNA-juosteen kokoon.
Das Varipore mahdollistaa erittäin tarkan suunnittelun. Polttokennojen laajamittaisen tuotannon aloittamisen edellytyksenä tätä prosessia kehitettiin edelleen tämän kantoaineen massatuotantoa varten. Katalyytit saavuttavat energeettisesti vastaavia tuloksia käyttämällä vähemmän platinaa kuin tavalliset katalyytit.
Lisäksi prosessi antaa katalyyteille korkean kestävyyden, vakauden ja suorituskyvyn. Tällä prosessilla Pajarito Powder valmistaa edistyneitä elektrolyysikatalyyttejä, jotka perustuvat samanlaisiin konsepteihin, mutta käyttävät muita materiaaleja iridiumin sijaan.
Harvinaisten metallien välttäminen avaa uutta markkinapotentiaalia
Elektrolyysiteknologia muuttuu nopeasti, ja vaikka iridiumpohjaiset katalyytit hallitsevat markkinoita vielä jonkin aikaa, Pajarito Powder tuo pian markkinoille uusia korkean hyötysuhteen katalyyttejä vesielektrolyysissä. PGM lite- tai PGM-vapaa Tuottaa materiaaleja. Nämä kehitteillä olevat materiaalit ovat jo tänään arvioitavissa.
Pajarito Powderin kehittämät katalyyttikannat ja täydelliset katalyyttiratkaisut ovat kaikki jo saatavilla. Yritys myös tutkii, testaa ja optimoi katalyyttejä, jotka eivät sisällä platinaryhmän metalleja. Niin kutsuttu PMF-katalyytit (Precious-Metal-Free) polttokennoille ovat maailman ensimmäiset kaupallisesti saatavilla olevat katalyytit, jotka eivät sisällä jalometalleja. Näiden katalyyttien kehittäminen korkean energiatiheyden sovelluksiin ei ole vielä valmis, mutta niiden tuleva käyttö on lupaavaa.
Ottaen huomioon puhtaiden energialähteiden tarjoamat uudet tekniset mahdollisuudet ja julkinen rahoitus Yhdysvaltain inflaation vähentämislaki ja vastaavat lait ovat saatavilla Euroopassa ja muualla, Pajarito Powder esitteli Hannover Messe 2024 -messuilla innovatiivisen kantajamateriaalinsa lisäksi New Mexicossa sijaitsevan suuren tuotantolaitoksensa käyttöönoton valmistamaan katalyyttien pinnoitemateriaalia.
Häufig gestellte Fragen
Miten vetyä syntyy elektrolyysillä?
Elektrolyysi on prosessi vedyn tuottamiseksi, jossa vesi jaetaan vedyksi ja hapeksi sähköenergialla. Sähköjännite syötetään elektrolyysikennoon, joka koostuu anodista ja katodista. Happea tuotetaan anodilla ja vetyä katodilla. Tämä prosessi tapahtuu ilman hiilidioksidin vapautumista ja mahdollistaa vihreän vedyn tuotannon, etenkin kun energia tulee uusiutuvista lähteistä. Tehokkuus ja mahdolliset sovellukset vaihtelevat käytetystä tekniikasta (alkalielektrolyysi, PEM-elektrolyysi tai kiinteäoksidielektrolyysi) riippuen.
Kuinka tehokas vetyelektrolyysi on?
Vetyelektrolyysin tehokkuus riippuu käytetystä tekniikasta ja vaihtelee tyypillisesti 60 % ja 80 % välillä. Tämä hyötysuhde osoittaa, kuinka suuri osa käytetystä sähköenergiasta muuttuu kemialliseksi energiaksi vedyn muodossa. Elektrolyysi on yksi lupaavimpia menetelmiä tuottaa vihreää vetyä, varsinkin kun se yhdistetään Uusiutuvat energiat toimii.
- Alkalinen elektrolyysi (AEL): Tällä perinteisellä menetelmällä saavutetaan noin 60–70 prosentin hyötysuhde. Se on teknisesti kypsä ja soveltuu jatkuviin sovelluksiin, koska se on suhteellisen edullinen.
- Protoninvaihtokalvoelektrolyysi (PEM): Tämä edistyneempi tekniikka tarjoaa 70–80 % suuremman hyötysuhteen. Se reagoi nopeasti muuttuviin energialähteisiin, mikä tekee siitä ihanteellisen käytettäväksi uusiutuvan energian kanssa.
- Kiinteän oksidin elektrolyysi (SOEC): Tällä prosessilla saavutetaan yli 80 %:n hyötysuhde, etenkin kun sitä käytetään yhdessä korkean lämpötilan elektrolyysin kanssa. Se on erityisen tehokasta, kun hukkalämpöä voidaan käyttää, mikä lisää merkittävästi kokonaisenergiatehokkuutta.
Kuinka paljon vettä tarvitset 1 kg vetyä?
Tarvitset 1 kg vetyä tuottamaan elektrolyysillä noin 9 litraa vettä. Tämä vedenkulutus johtuu kemiallisesta reaktiosta, jossa vesi (H9O) hajoaa vedyksi (H18) ja hapeksi (O18). Joten jokaista vetymäärää kohden tarvitaan 2 kertaa enemmän vettä. Tämä laskelma perustuu vesielektrolyysin kemialliseen kaavaan, jossa 16 grammaa vettä (vastaa noin 9 ml) hajotetaan 1 grammaan vetyä ja XNUMX grammaan happea. Ekstrapoloituna saadaan XNUMX litraa vettä XNUMX kg vetyä kohti.
Kuinka paljon sähköä tarvitset vedyn tuottamiseen?
Tarvitset noin 1 kg vetyä elektrolyysillä 50-55 kWh sähköä. Tätä energiaa tarvitaan veden hajottamiseksi komponenteiksi, H 2 ja O 2 . Tarkka määrä riippuu elektrolyysiprosessin tehokkuudesta, joka on tyypillisesti 60-80 %.
Nykyaikaisissa elektrolyysilaitoksissa energiatehokkuutta voidaan edelleen lisätä edistyneillä teknologioilla ja hukkalämmön käytöllä, mikä voisi hieman vähentää sähkön tarvetta.
Kuinka tehokas elektrolyysi on?
Elektrolyysiprosessin tehokkuuden määrää sen energiatehokkuus, joka tyypillisesti on välillä 60% ja 80% valheita. Tämä tarkoittaa, että 60–80 % käytetystä sähköenergiasta muunnetaan kemialliseksi energiaksi vedyn muodossa. Nykyaikaiset tekniikat, kuten protoninvaihtokalvon (PEM) elektrolyysi ja alkalinen elektrolyysi, voivat edelleen optimoida tätä tehokkuutta järjestelmästä ja toimintapisteestä riippuen. Teollisessa mittakaavassa tehokkuutta parannetaan jatkuvasti, jotta vedyn tuotannosta tulee kustannustehokkaampaa ja ympäristöystävällisempää.
Saatat olla myös kiinnostunut...
Täytä vedyllä oikealla paineella
IO-moduuli turvaa Resaton vetytäyttöasemat
Kirjoittajat ovat: Webb Johnson, Pajarito Powderin liiketoiminnan kehitysjohtaja; Jeff Plungis, toimittaja, Scott Fosgard Communicationsin toimittaja ja Thomas Aurich, Technology Writer.