Vannelektrolysatorer med lav temperatur – fordeler, flaskehalser og utsikter

Grønt hydrogen (GH₂) produseres gjennom elektrolyse av vann i en elektrolysator, drevet av fornybar elektrisitet, f.eks. vind, sol, vannkraft, termisk (<0.1 % av den globale hydrogenproduksjonen mot 99 % fra fossilt brensel). Noen nylige markedsrapporter indikerer at mellom 400 og 550 millioner tonn GH₂ vil bli produsert ved elektrolyse, som krever 3000–4000 GW elektrolysører (ca. 3000–4000 ganger økning i elektrolysatorkapasitet innen 2050).

Vannelektrolysatorer og spesielt lavtemperatur vannelektrolyseteknologi (LT-WE) er sterkt avhengig av (i) materialer som brukes, det vil si katalysatorer, elektrolytter, separatorer, elektroder, porøse transportlag/gassdiffusjonslag og (ii) arbeidstemperaturer og trykk. For tiden er det tre hovedtyper av LT-WE, nemlig: (i) protonutvekslingsmembranvannelektrolysator (PEMWE), (ii) alkalisk vannelektrolysør (AWE) og (iii) anionbyttermembranvannelektrolysør (AEMWE). For alle LT-WE kreves ytterligere FoU innen materialer og systemer (f.eks. balanse mellom anlegg) for å drastisk forbedre effektiviteten, ytelsen og holdbarheten, samt redusere kostnadene.

Denne presentasjonen fremhever toppmoderne, fordeler, flaskehalser (f.eks. kritiske råvarer, membraner, nedbrytning, kostnader), strategier for kostnadsreduksjon (materialer, stabel- og systemnivåer), potensielle veier for å overvinne de store problemene, og nøkkelytelsesindikatorer og teknologimål for alle LT-WE-teknologier.

Bruno G Pollet er professor i kjemi ved Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR), direktør for UQTR Green Hydrogen Lab (GH2Lab), visedirektør for UQTR Institute for Hydrogen Research (IHR), og adjungert professor i fornybar energi ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU). Han har jobbet med hydrogenenergi i Storbritannia, Japan, Sør-Afrika, Norge og Canada. Han har to prestisjefylte forskningsstoler, NSERC Tier 1 Canada Research Chair in Green Hydrogen Production, og Innergex Renewable Energy Research Chair (delvis finansiert av Quebec Ministry of Economy and Innovation) med fokus på neste generasjon vannelektrolysere og hydrogenproduksjonsteknologier . Han er også president for Green Hydrogen Division i International Association for Hydrogen Energy (IAHE). Han ble nylig invitert til å bli med i Council of Engineers for the Energy Transition (CEET): An Independent Advisory Council for FNs generalsekretær, og tildelt IAHE Sir William Grove Award for sitt banebrytende arbeid innen hydrogen, brenselceller og elektrolyseteknologi.

Prof. Pollet fullførte sin doktorgrad i fysisk kjemi ved Coventry University og tok sin postdoktor i elektrokatalyse ved Liverpool University. Forskningen hans dekker et bredt spekter av områder fra utvikling av nye materialer for lavtemperatur brenselceller og vannelektrolysører, hydrogenproduksjon fra (ikke-)rent vann, organisk og bioavfall til brenselcelle- og elektrolysesystemer, demonstratorer og prototyper. Forskningen hans fokuserer også på ultralyd og sonoelektrokjemi for å produsere brenselcelle- og elektrolysematerialer, og for å forbedre elektrokjemiske prosesser. Han er forfatter av to bøker, redigert mer enn 17 og publiserte mer enn 25 bokkapitler om hydrogen og brenselceller, sonokjemi og sonoelektrokjemi. Han holdt mer enn 200 keynote og inviterte til foredrag ved ulike internasjonale arrangementer.