Килограмм водорода содержит 39,4 кВт·ч энергии, но, как правило, требует около 52,5 кВт·ч энергии для получения с помощью существующих коммерческих электролизеров. Австралийская компания Hysata заявляет, что ее новый электролизер с капиллярным питанием снижает стоимость энергии до 41,5 кВтч, бьет рекорды эффективности, а также дешевле в установке и эксплуатации. Компания обещает зеленый водород по цене около 1,50 долларов США за килограмм всего через несколько лет.
Эффективность — один из главных аргументов в пользу водорода, поскольку мы движемся к будущему чистой энергии. Он может хранить гораздо больше энергии по весу или объему, чем батареи, и поддерживает быструю дозаправку, что делает его полезным в случаях, где батареи просто не имеют плотности энергии, чтобы конкурировать. Но в то время как батареи являются высокоэффективным способом хранения и высвобождения энергии, водород, кажется, выбрасывает энергию на каждом этапе: электролиз, хранение и транспортировка, обратное преобразование в электричество с помощью топливного элемента.
Если новая технология электролизера Hysata сделает то, что написано, эффективность стадии электролиза значительно вырастет, позволяя гораздо лучше использовать драгоценную чистую энергию. И, производя больше водорода из данного источника энергии, сокращая при этом капитальные и эксплуатационные расходы для операторов, это оборудование действительно может снизить цену на зеленый водород, возможно, до такой степени, что он станет конкурентоспособным с грязным водородом или даже с ископаемым топливом.
Итак, как это работает? По словам Hysata , все дело в пузырьках. Пузырьки в жидкости-электролите не проводят ток, и они могут прилипать к электродам и маскировать их от контакта с жидкостями, с которыми они должны соприкасаться, чтобы выполнять свою работу. Это явно проблема, поскольку электролизеры превращают воду в газы H2 и O2 .
Как рассказывает Hysata, в первых электролизёрах оба электрода были погружены в электролит, так что вокруг них образовывались пузырьки. В 70-х годах электролиз с нулевым зазором приводил к непосредственному контакту анода и катода с мембраной сепаратора, повышая эффективность за счет образования пузырьков только на одной стороне каждого электрода. Совсем недавно технология мембран с полимерным электролитом позволила катодной стороне работать без электролита, снова повысив эффективность за счет производства газообразного водорода без барботирования его через жидкость.
Характеристика Hysata эволюции электролизеров, приведшая к чрезвычайно эффективной новой конструкции компании.
Электролизер Hysata с капиллярным питанием выводит вещи на новый и, возможно, высший уровень. Резервуар в нижней части ячейки удерживает электролит от контакта как с анодом, так и с катодом до тех пор, пока он не будет втянут через пористый гидрофильный межэлектродный сепаратор с использованием капиллярного эффекта. Таким образом, электролит имеет непосредственный контакт с электродами, но только с одной стороны, и газообразные водород и кислород вырабатываются напрямую, без каких-либо мешающих пузырьков.
Сопротивление дополнительно снижается благодаря тому факту, что вода не втягивается в сторону электрода, выпускающего газ, поэтому они не мешают друг другу, а когда вода электролизуется из сепаратора, капиллярное действие втягивает больше из резервуара, чтобы заменить его.
В рецензируемой статье, опубликованной в Nature Communications , команда Hysata утверждает, что их электролизер капиллярного действия продемонстрировал рекордную эффективность в 98 процентов, что намного лучше, чем у «современного [предположительно асимметричного полимера]». Электролитическая мембрана] коммерческий электролизер воды», который показал эффективность элемента 83 процента. Переход газа чрезвычайно низок – это очень важно, так как при правильных температурах и концентрациях водородно-воздушная смесь может быть взрывоопасной.
Компания заявляет, что эта технология также сокращает внешние расходы за пределами ячейки. Нет необходимости в циркуляции жидкости, резервуарах газожидкостного сепаратора, трубопроводах, насосах и арматуре. Этот редуктор может иметь воздушное охлаждение или радиационное самоохлаждение, что снижает дальнейшие капитальные и эксплуатационные расходы, и если ограниченная гравитацией максимальная высота капиллярного действия окажется ограничивающим фактором, что ж, Hysata говорит, что вы можете просто вытолкнуть резервуар сверху, а электролит стекает в сепаратор.
Все эти факторы помогают сократить потребление энергии «балансом установки» за пределами электролизера, увеличивая разрыв между этой технологией и другими с точки зрения общей эффективности системы.
Ожидается, что производство водорода резко возрастет в ближайшие годы, поскольку зеленый H2 найдет свое место в более сложных разделах новой экономики зеленой энергии. Таким образом, определенно идет золотая лихорадка, и многие ожидают сокращения производства электролизеров, поскольку производители спешат запустить свои предприятия. В таких условиях более дешевый и сверхэффективный электролизер наверняка окажется в огромном спросе, так что у Hysata может появиться монстр-продукт и шанс внести весомый вклад в борьбу с изменением климата.
Конечно, между опубликованной статьей и огромным коммерческим успехом предстоит долгая гонка, но с потенциальными преимуществами, как утверждает Hysata, за этой компанией явно стоит следить.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications с открытым доступом.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com