المحلل الكهربائي للمياه ذات درجة الحرارة المنخفضة - المزايا والاختناقات والتوقعات

الهيدروجين الأخضر (GH₂) من خلال التحليل الكهربائي للماء في محلل كهربائي ، مدعوم بالكهرباء المتجددة ، على سبيل المثال ، الرياح ، والطاقة الشمسية ، والطاقة المائية ، والحرارية ، (<0.1 ٪ من إنتاج الهيدروجين العالمي مقابل 99 ٪ من الوقود الأحفوري). تشير بعض تقارير السوق الأخيرة إلى أن ما بين 400 و 550 مليون طن من GH₂ سيتم إنتاجه عن طريق التحليل الكهربائي ، مما يتطلب 3000-4000 جيجاوات من المحلل الكهربائي (حوالي 3000-4000 مرة زيادة في قدرة المحلل الكهربائي بحلول عام 2050).

المحلل الكهربائي للماء وخاصة تقنيات المحلل الكهربائي للماء ذات درجة الحرارة المنخفضة (LT-WE) تعتمد بشدة على (XNUMX) المواد المستخدمة ، مثل المحفزات ، والإلكتروليتات ، والفواصل ، والأقطاب الكهربائية ، وطبقات النقل المسامية / طبقات انتشار الغاز و (XNUMX) درجات حرارة العمل والضغوط. حاليًا ، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من LT-WE ، وهي: (XNUMX) المحلل الكهربائي للماء بغشاء تبادل البروتون (PEMWE) ، (XNUMX) المحلل الكهربائي للمياه القلوية (AWE) ، و (XNUMX) المحلل الكهربائي للماء بغشاء تبادل الأنيون (AEMWE). بالنسبة لجميع LT-WE ، يلزم إجراء مزيد من البحث والتطوير في المواد والأنظمة (مثل موازنة المصنع) لتحسين الكفاءة والأداء والمتانة بشكل كبير ، فضلاً عن تقليل التكاليف.

يسلط هذا العرض التقديمي الضوء على أحدث التقنيات ، والفوائد ، والاختناقات (مثل المواد الخام الهامة ، والأغشية ، والتدهور ، والتكاليف) ، واستراتيجيات خفض التكلفة (المواد ، والمكدس ، ومستويات النظام) ، والطرق المحتملة للتغلب على المشكلات الرئيسية ، و مؤشرات الأداء الرئيسية والأهداف التقنية لجميع تقنيات LT-WE.

برونو جي بوليت هو أستاذ الكيمياء في جامعة كيبيك في تروا ريفيير (UQTR) ، ومدير مختبر الهيدروجين الأخضر UQTR (GH2Lab) ، ونائب مدير معهد UQTR لأبحاث الهيدروجين (IHR) ، وأستاذ مساعد للطاقة المتجددة في الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا (NTNU). عمل في مجال طاقة الهيدروجين في المملكة المتحدة واليابان وجنوب إفريقيا والنرويج وكندا. وهو يشغل كرسيين بحثيين مرموقين ، كرسي NSERC Tier 1 Canada Research في إنتاج الهيدروجين الأخضر ، وكرسي Innergex لأبحاث الطاقة المتجددة (بتمويل جزئي من وزارة الاقتصاد والابتكار في كيبيك) مع التركيز على الجيل التالي من المحلل الكهربائي للمياه وتقنيات إنتاج الهيدروجين . وهو أيضًا رئيس قسم الهيدروجين الأخضر في الرابطة الدولية لطاقة الهيدروجين (IAHE). تمت دعوته مؤخرًا للانضمام إلى مجلس المهندسين لانتقال الطاقة (CEET): وهو مجلس استشاري مستقل للأمين العام للأمم المتحدة ، ومنح جائزة IAHE Sir William Grove لعمله الرائد في الهيدروجين وخلايا الوقود وتقنيات التحليل الكهربائي.

أكمل البروفيسور بوليت درجة الدكتوراه في الكيمياء الفيزيائية من جامعة كوفنتري ، كما حصل على درجة الدكتوراه في التحفيز الكهربائي في جامعة ليفربول. يغطي بحثه مجموعة واسعة من المجالات من تطوير مواد جديدة لخلايا الوقود ذات درجة الحرارة المنخفضة والمحللات الكهربائية للماء ، وإنتاج الهيدروجين من المياه النقية (غير) ، والمواد العضوية والنفايات الحيوية إلى خلايا الوقود وأنظمة المحلل الكهربائي ، والمتظاهرين والنماذج الأولية. يركز بحثه أيضًا على الموجات فوق الصوتية والكيمياء الكهربية الصوتية لإنتاج خلايا الوقود ومواد المحلل الكهربائي ، ولتحسين العمليات الكهروكيميائية. وهو مؤلف كتابين ، وحرر أكثر من 17 كتابًا ، ونشر أكثر من 25 فصلًا في كتاب عن الهيدروجين وخلايا الوقود ، وكيمياء الصوت ، والكيمياء الكهربية الصوتية. ألقى أكثر من 200 كلمة رئيسية ودعا لإجراء محادثات في مختلف الأحداث الدولية.