אלקטרוליזרי מים בטמפרטורה נמוכה - יתרונות, צווארי בקבוק ותחזית

מימן ירוק (GH₂) מיוצר באמצעות אלקטרוליזה של מים באלקטרוליזר, המופעל על ידי חשמל מתחדש, למשל, רוח, שמש, הידרו, תרמית, (<0.1% מייצור המימן העולמי לעומת 99% מדלקים מאובנים). כמה מדיווחי השוק האחרונים מצביעים על כך שבין 400 ל-550 מיליון טון של GH₂ ייוצר על ידי אלקטרוליזה, הדורש 3000-4000 GW של אלקטרוליזים (עלייה של פי 3000-4000 בקיבולת האלקטרוליזטור עד 2050).

אלקטרוליזרי מים ובמיוחד טכנולוגיות אלקטרוליזרי מים בטמפרטורה נמוכה (LT-WE) תלויים מאוד ב(i) חומרים המשמשים, כלומר זרזים, אלקטרוליטים, מפרידים, אלקטרודות, שכבות הובלה נקבוביות/שכבות דיפוזיה של גז ו(ii) טמפרטורות ולחצי עבודה. נכון לעכשיו, ישנם שלושה סוגים עיקריים של LT-WE, כלומר: (i) אלקטרוליזר מים ממברנת פרוטונים (PEMWE), (ii) אלקטרוליזר מים אלקליין (AWE) ו-(iii) אלקטרוליזר ממברנה לחילופי אניונים (AEMWE). עבור כל LT-WE, נדרש מחקר ופיתוח נוסף בחומרים ומערכות (למשל איזון מפעל) כדי לשפר באופן דרסטי את היעילות, הביצועים והעמידות, כמו גם להפחית עלויות.

מצגת זו מדגישה את העדכניות, היתרונות, צווארי הבקבוק (למשל חומרי גלם קריטיים, ממברנות, השפלה, עלויות), אסטרטגיות להפחתת עלויות (חומרים, ערימה ורמות מערכת), מסלולים פוטנציאליים להתגברות על הבעיות העיקריות, וכן מדדי ביצועים מרכזיים ויעדי טכנולוגיה עבור כל טכנולוגיות LT-WE.

ברונו ג'י פולט הוא פרופסור לכימיה ב-Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR), מנהל מעבדת המימן הירוק של UQTR (GH2Lab), סגן מנהל מכון UQTR לחקר מימן (IHR), ופרופסור נלווה לאנרגיה מתחדשת ב- האוניברסיטה הנורבגית למדע וטכנולוגיה (NTNU). הוא עבד על אנרגיית מימן בבריטניה, יפן, דרום אפריקה, נורבגיה וקנדה. הוא מחזיק בשני כיסאות מחקר יוקרתיים, הקתדרה למחקר של NSERC Tier 1 קנדה לייצור מימן ירוק, והקתדרה לחקר אנרגיה מתחדשת של Innergex (במימון חלקי על ידי משרד הכלכלה והחדשנות של קוויבק) המתמקדת בדור הבא של אלקטרוליזרי מים וטכנולוגיות לייצור מימן. . הוא גם נשיא חטיבת המימן הירוק של האיגוד הבינלאומי לאנרגיה מימן (IAHE). לאחרונה הוא הוזמן להצטרף למועצת המהנדסים למעבר האנרגיה (CEET): מועצה מייעצת עצמאית למזכ"ל האו"ם, והעניק את פרס IAHE Sir William Grove על עבודתו פורצת הדרך בתחום המימן, תאי דלק. וטכנולוגיות אלקטרוליזר.

פרופ' פולט השלים את הדוקטורט שלו בכימיה פיזיקלית באוניברסיטת קובנטרי וקיבל את הפוסט-דוקטורט שלו באלקטרוקטליזה באוניברסיטת ליברפול. המחקר שלו מכסה מגוון רחב של תחומים מפיתוח חומרים חדשים לתאי דלק ואלקטרוליזרי מים בטמפרטורה נמוכה, ייצור מימן ממים (לא) טהורים, אורגניות וביו-פסולת ועד למערכות תאי דלק ואלקטרוליזר, מדגמים ואבות טיפוס. מחקריו מתמקדים גם באולטרסאונד ובסונואלקטרוכימיה להפקת תאי דלק וחומרי אלקטרוליזה, ולשיפור תהליכים אלקטרוכימיים. הוא מחברם של שני ספרים, ערך יותר מ-17, ופרסם יותר מ-25 פרקי ספרים על מימן ותאי דלק, סונוכימיה וסונואלקטרוכימיה. הוא נשא יותר מ-200 נושאים מרכזיים והזמין שיחות באירועים בינלאומיים שונים.