Кілограм водню містить 39,4 кВт·год енергії, але, як правило, вимагає близько 52,5 кВт·год енергії для створення за допомогою існуючих комерційних електролізерів. Австралійська компанія Hysata заявляє, що її новий електролізер з капілярним живленням знижує вартість енергії до 41,5 кВт·г, б'є рекорди ефективності, а також дешевше в установці та експлуатації. Компанія обіцяє зелений водень за ціною близько 1,50 долара США за кілограм лише за кілька років.
Ефективність є одним з головних аргументів на користь водню, оскільки ми рухаємося до майбутнього чистої енергії. Він може зберігати набагато більше енергії за вагою чи об'ємом, ніж батареї, і підтримує швидку дозаправку, що робить його корисним у додатках, де батареї просто не мають щільності енергії, щоб конкурувати. Але там, де батареї є високоефективним способом зберігання та вивільнення енергії, водень, здається, викидає енергію на кожному етапі: електроліз, зберігання та транспортування, зворотне перетворення на електрику за допомогою паливного елемента.
Якщо нова технологія електролізера Hysata зробить те,
що заявляє, ефективність стадії електролізу значно зросте, дозволяючи краще використовувати дорогоцінну чисту енергію. І, виробляючи більше водню з цього джерела енергії, при одночасному зниженні капітальних та експлуатаційних витрат для операторів, це обладнання дійсно може знизити ціну на зелений водень, можливо, настільки, що він стане конкурентоспроможним з брудним воднем або навіть з викопним паливом.
Тож як це працює? За словами Hysata, вся справа у бульбашках. Пухирці в рідині-електроліті не проводять струм, і вони можуть прилипати до електродів і маскувати їх від контакту з рідинами, з якими вони повинні стикатися, щоб виконувати свою роботу. Це дійсно проблема, оскільки електролізери перетворюють воду на гази H2 і O2 .
Як розповідає Hysata, у перших електролізерах обидва електроди були занурені в електроліт, так що навколо них утворювались бульбашки. У 70-х роках електроліз з нульовим проміжком приводив до безпосереднього контакту анода і катода з мембраною сепаратора, підвищуючи ефективність за рахунок утворення бульбашок тільки на одній стороні кожного електрода.
Нещодавно технологія мембран з полімерним електролітом дозволила катодній стороні працювати без електроліту, знову підвищивши ефективність за рахунок виробництва газоподібного водню без барботування його через рідину.
Електролізер Hysata з капілярним живлення виводить речі на наступний і, можливо, найвищий рівень. Резервуар у нижній частині осередку утримує електроліт від контакту як з анодом, так і з катодом, доки він не буде втягнутий через пористий гідрофільний міжелектродний сепаратор з використанням капілярного ефекту. Таким чином, електроліт має безпосередній контакт з електродами, але тільки з одного боку, і газоподібні водень і кисень виробляються без будь-яких бульбашок.
Опір додатково знижується завдяки тому факту, що вода не втягується у бік електрода, що випускає газ, тому вони не заважають один одному, а коли вода електролізується із сепаратора, капілярна дія втягує більше із резервуара, щоб замінити його.
У рецензованій статті, опублікованій у Nature Communications, команда Hysata стверджує, що їхній електролізер капілярної дії продемонстрував рекордну ефективність у 98 відсотків,
що набагато краще, ніж у «сучасного ». Електролітична мембрана] є комерційним електролізером води», який продемонстрував ефективність елемента 83 відсотка. Перехід газу надзвичайно низький — це дуже важливо, оскільки за правильних температур і концентрацій воднево-повітряна суміш може бути вибухонебезпечною.
Компанія заявляє, що ця технологія також скорочує зовнішні витрати поза осередком. Немає необхідності в циркуляції рідини, резервуарах газорідинного сепаратора, трубопроводах, насосах та арматурі. Цей редуктор може мати повітряне охолодження або радіаційне самоохолодження, що знижує подальші капітальні та експлуатаційні витрати, і якщо обмежена гравітацією максимальна висота капілярної дії виявиться обмежуючим фактором, що ж, Hysata каже, що ви можете просто виштовхнути резервуар зверху, а електроліт стікає в електроліт.
Всі ці фактори допомагають скоротити споживання енергії «балансом установки» поза електролізером, збільшуючи розрив між цією технологією та іншими з точки зору загальної ефективності системи.
«Загальна система електролізера Hysata була розроблена для простоти виробництва,
масштабування та встановлення, забезпечуючи 95-відсоткову загальну ефективність системи, що еквівалентно 41,5 кВт·г/кг, порівняно з 75 відсотками або менше для існуючих технологій електролізерів», - сказав технічний директор компанії Джеррі Свігерс у звіті. "Для виробників водню це значно знизить як капітальні, так і експлуатаційні витрати на виробництво зеленого водню".
Далі Свігерс називає цей пристрій «абсолютно новою категорією електролізерів, так само монументальною, як перехід від двигуна внутрішнього згоряння до електродвигунів».
Генеральний директор Hysata Пол Барретт (Paul Barrett) каже, що компанія планує комерціалізувати технологію та збільшити потужність виробництва водню до «гігаватного масштабу до 2025 року». Розробляються плани будівництва пілотного заводу з виробництва електролізерів, і в 2022 році компанія наймає «десятки» людей в рамках цього процесу.
Очікується, що виробництво водню різко зросте найближчими роками, оскільки зелений H2 знайде своє місце у складніших розділах нової економіки зеленої енергії. Таким чином, безперечно йде золота лихоманка, і багато хто очікує скорочення виробництва електролізерів, оскільки виробники поспішають запустити свої підприємства. У таких умовах дешевший і надефективний електролізер напевно буде користуватися величезним попитом, так що у Hysata може з'явитися монстр-продукт і шанс зробити вагомий внесок у боротьбу зі зміною клімату.
Звичайно, між опублікованою статтею і величезним комерційним успіхом чекають довгі перегони, але з потенційними перевагами, як стверджує Hysata, за цією компанією явно варто стежити.
Джерело newatlas.com
