Madala temperatuuriga vee elektrolüüsiseadmed – eelised, kitsaskohad ja väljavaated

Roheline vesinik (GH₂) toodetakse vee elektrolüüsi teel elektrolüüsiseadmes, mis töötab taastuva elektrienergia (nt tuule-, päikese-, hüdro-, soojusenergia) abil (<0.1% ülemaailmsest vesinikutoodangust versus 99% fossiilkütustest). Mõned hiljutised turuaruanded näitavad, et 400–550 miljonit tonni GH₂ toodetakse elektrolüüsi teel, mis nõuab 3000–4000 GW elektrolüüsiseadmeid (3000. aastaks suureneb elektrolüüsi võimsus ca 4000–2050 korda).

Veeelektrolüsaatorid ja eriti madala temperatuuriga vee elektrolüüsiseadmete (LT-WE) tehnoloogiad sõltuvad tugevalt (i) kasutatavatest materjalidest, st katalüsaatoritest, elektrolüütidest, separaatoritest, elektroodidest, poorsetest transpordikihtidest/gaasi difusioonikihtidest ning (ii) töötemperatuuridest ja -rõhkudest. Praegu on LT-WE kolm peamist tüüpi, nimelt: (i) prootonvahetusmembraani veeelektrolüsaator (PEMWE), (ii) leeliselise vee elektrolüsaator (AWE) ja (iii) anioonvahetusmembraani vee elektrolüsaator (AEMWE). Kõigi LT-WE puhul on vaja täiendavat uurimis- ja arendustööd materjalide ja süsteemide (nt tehase tasakaal) alal, et oluliselt parandada tõhusust, jõudlust ja vastupidavust ning vähendada kulusid.

Selles esitluses tuuakse esile tipptasemel tehnika, eelised, kitsaskohad (nt kriitilised toorained, membraanid, lagunemine, kulud), kulude vähendamise strateegiad (materjalid, virna ja süsteemi tasemed), võimalikud viisid peamiste probleemide lahendamiseks ja kõigi LT-WE tehnoloogiate peamised tulemusnäitajad ja tehnoloogia eesmärgid.

Bruno G Pollet on keemiaprofessor Université du Québec à Trois-Rivières'is (UQTR), UQTR Green Hydrogen Labi (GH2Lab) direktor, UQTR Vesinikuuuringute Instituudi (IHR) asedirektor ja taastuvenergia dotsent. Norra teaduse ja tehnoloogia ülikool (NTNU). Ta on töötanud vesinikuenergia alal Ühendkuningriigis, Jaapanis, Lõuna-Aafrikas, Norras ja Kanadas. Tal on kaks prestiižset uurimistooli, NSERC Tier 1 Canada Research Chair in Green Hydrogen Production ja Innergex Renewable Energy Research Chair (osaliselt rahastab seda Quebeci majandus- ja innovatsiooniministeerium), mis keskenduvad järgmise põlvkonna veeelektrolüüsiseadmetele ja vesiniku tootmistehnoloogiatele. . Ta on ka Rahvusvahelise Vesinikuenergia Assotsiatsiooni (IAHE) rohelise vesiniku osakonna president. Hiljuti kutsuti teda liituma energiaülemineku inseneride nõukoguga (CEET), mis on ÜRO peasekretäri sõltumatu nõuandekomisjon, ning talle omistati IAHE Sir William Grove'i auhind murrangulise töö eest vesiniku ja kütuseelementide vallas. ja elektrolüüsitehnoloogiad.

Prof Pollet lõpetas füüsikalise keemia doktorikraadi Coventry ülikoolis ja järeldoktori elektrokatalüüsi alal Liverpooli ülikoolis. Tema uurimistöö hõlmab laias valikus valdkondi alates uudsete materjalide väljatöötamisest madalatemperatuuriliste kütuseelementide ja veeelektrolüsaatorite jaoks, vesiniku tootmisest (mitte)puhast veest, orgaanilistest ainetest ja biojäätmetest kuni kütuseelementide ja elektrolüüsisüsteemide, demonstraatorite ja prototüüpideni. Tema uurimistöö keskendub ka ultraheli- ja sonoelektrokeemiale kütuseelementide ja elektrolüüsiseadmete materjalide tootmiseks ning elektrokeemiliste protsesside täiustamiseks. Ta on kahe raamatu autor, redigeerinud üle 17 ja avaldanud üle 25 raamatupeatüki vesinikust ja kütuseelementidest, sonokeemiast ja sonoelektrokeemiast. Ta esines enam kui 200 peaettekandega ja kutsus esinema erinevatel rahvusvahelistel üritustel.