Lavtemperatur vandelektrolysatorer – fordele, flaskehalse og udsigter

Grøn brint (GH₂) produceres gennem elektrolyse af vand i en elektrolysator, drevet af vedvarende elektricitet, f.eks. vind, sol, vandkraft, termisk (<0.1 % af den globale brintproduktion mod 99 % fra fossile brændstoffer). Nogle nylige markedsrapporter viser, at mellem 400 og 550 millioner tons GH₂ vil blive produceret ved elektrolyse, hvilket kræver 3000-4000 GW elektrolysatorer (ca. 3000-4000 gange stigning i elektrolysatorkapacitet i 2050).

Vandelektrolysatorer og især lavtemperaturvandelektrolyseteknologier (LT-WE) afhænger i høj grad af (i) anvendte materialer, dvs. katalysatorer, elektrolytter, separatorer, elektroder, porøse transportlag/gasdiffusionslag og (ii) arbejdstemperaturer og -tryk. I øjeblikket er der tre hovedtyper af LT-WE, nemlig: (i) protonudvekslingsmembranvandelektrolysator (PEMWE), (ii) alkalisk vandelektrolysator (AWE) og (iii) anionbyttermembranvandelektrolysator (AEMWE). For alle LT-WE kræves yderligere forskning og udvikling i materialer og systemer (f.eks. balance mellem anlæg) for at forbedre effektiviteten, ydeevnen og holdbarheden drastisk samt reducere omkostningerne.

Denne præsentation fremhæver state-of-the-art, fordele, flaskehalse (f.eks. kritiske råmaterialer, membraner, nedbrydning, omkostninger), strategier til omkostningsreduktion (materialer, stak og systemniveauer), potentielle veje til at overvinde de store problemer, og nøglepræstationsindikatorer og teknologimål for alle LT-WE-teknologier.

Bruno G Pollet er professor i kemi ved Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR), direktør for UQTR Green Hydrogen Lab (GH2Lab), vicedirektør for UQTR Institute for Hydrogen Research (IHR), og adjungeret professor i vedvarende energi ved Norges Tekniske og Naturvidenskabelige Universitet (NTNU). Han har arbejdet med brintenergi i Storbritannien, Japan, Sydafrika, Norge og Canada. Han har to prestigefyldte forskningsstole, NSERC Tier 1 Canada Research Chair in Green Hydrogen Production og Innergex Renewable Energy Research Chair (delvist finansieret af Quebec Ministry of Economy and Innovation) med fokus på den næste generation af vandelektrolysere og brintproduktionsteknologier . Han er også formand for Green Hydrogen Division i International Association for Hydrogen Energy (IAHE). Han blev for nylig inviteret til at deltage i Council of Engineers for the Energy Transition (CEET): Et uafhængigt rådgivende råd til FN's generalsekretær og tildelt IAHE Sir William Grove Award for sit banebrydende arbejde inden for brint, brændselsceller og elektrolyseteknologier.

Prof. Pollet afsluttede sin ph.d. i fysisk kemi ved Coventry University og tog sin postdoc i elektrokatalyse ved Liverpool University. Hans forskning dækker en bred vifte af områder fra udvikling af nye materialer til lavtemperaturbrændselsceller og vandelektrolysatorer, brintproduktion fra (ikke-)rent vand, organisk og bioaffald til brændselscelle- og elektrolysesystemer, demonstratorer og prototyper. Hans forskning fokuserer også på ultralyd og sonoelektrokemi til fremstilling af brændselscelle- og elektrolysematerialer og til at forbedre elektrokemiske processer. Han er forfatter til to bøger, redigeret mere end 17 og udgivet mere end 25 bogkapitler om brint og brændselsceller, sonokemi og sonoelektrokemi. Han holdt mere end 200 keynote og inviterede til foredrag ved forskellige internationale begivenheder.