Niskotemperaturowe elektrolizery wodne – zalety, wąskie gardła i perspektywy

Zielony wodór (GH₂) powstaje w wyniku elektrolizy wody w elektrolizerze zasilanym energią odnawialną, np. wiatrową, słoneczną, wodną i cieplną (<0.1% światowej produkcji wodoru w porównaniu z 99% z paliw kopalnych). Niektóre najnowsze raporty rynkowe wskazują, że od 400 do 550 milionów ton GH₂ będzie wytwarzany w procesie elektrolizy, co wymagać będzie elektrolizerów o mocy 3000–4000 GW (ok. 3000–4000-krotny wzrost wydajności elektrolizerów do 2050 r.).

Technologie elektrolizerów wodnych, a zwłaszcza niskotemperaturowych elektrolizerów wodnych (LT-WE), silnie zależą od (i) zastosowanych materiałów, tj. katalizatorów, elektrolitów, separatorów, elektrod, porowatych warstw transportowych/warstw dyfuzyjnych gazu oraz (ii) temperatur i ciśnień roboczych. Obecnie istnieją trzy główne typy LT-WE, a mianowicie: (i) elektrolizer wody z membraną do wymiany protonów (PEMWE), (ii) elektrolizer wody alkalicznej (AWE) i (iii) elektrolizer wody z membraną anionowymienną (AEMWE). W przypadku wszystkich LT-WE wymagane są dalsze prace badawczo-rozwojowe w zakresie materiałów i systemów (np. bilans instalacji), aby radykalnie poprawić wydajność, wydajność i trwałość, a także obniżyć koszty.

Prezentacja ta podkreśla aktualny stan wiedzy, korzyści, wąskie gardła (np. krytyczne surowce, membrany, degradację, koszty), strategie redukcji kosztów (materiały, poziom stosu i systemu), potencjalne drogi przezwyciężenia głównych problemów oraz kluczowe wskaźniki wydajności i cele technologiczne dla wszystkich technologii LT-WE.

Bruno G Pollet jest profesorem chemii na Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR), dyrektorem UQTR Green Hydrogen Lab (GH2Lab), zastępcą dyrektora Instytutu UQTR ds. Badań nad Wodorem (IHR) oraz adiunktem w dziedzinie energii odnawialnej na Uniwersytecie Norweski Uniwersytet Nauki i Technologii (NTNU). Pracował nad energią wodorową w Wielkiej Brytanii, Japonii, Republice Południowej Afryki, Norwegii i Kanadzie. Zajmuje dwie prestiżowe katedry badawcze, katedrę badawczą NSERC Tier 1 Canada w zakresie produkcji zielonego wodoru oraz katedrę badań nad energią odnawialną Innergex (częściowo finansowaną przez Ministerstwo Gospodarki i Innowacji Quebecu), koncentrującą się na nowej generacji elektrolizerów wody i technologiach produkcji wodoru . Jest także prezesem Oddziału Zielonego Wodoru Międzynarodowego Stowarzyszenia Energii Wodorowej (IAHE). Niedawno został zaproszony do Rady Inżynierów ds. Transformacji Energetycznej (CEET): niezależnego komitetu doradczego przy Sekretarzu Generalnym ONZ i otrzymał nagrodę IAHE Sir Williama Grove’a za przełomową pracę w dziedzinie wodoru i ogniw paliwowych i technologie elektrolizerów.

Prof. Pollet obronił doktorat z chemii fizycznej na Uniwersytecie w Coventry, a staż podoktorski w dziedzinie elektrokatalizy na Uniwersytecie w Liverpoolu. Jego badania obejmują szeroki zakres obszarów, od opracowywania nowatorskich materiałów do niskotemperaturowych ogniw paliwowych i elektrolizerów wodnych, produkcji wodoru z (nie)czystej wody, substancji organicznych i bioodpadów po systemy ogniw paliwowych i elektrolizerów, demonstratory i prototypy. Jego badania koncentrują się również na ultradźwiękach i sonoelektrochemii do produkcji materiałów na ogniwa paliwowe i elektrolizery oraz na ulepszaniu procesów elektrochemicznych. Jest autorem dwóch książek, zredagował ponad 17 i opublikował ponad 25 rozdziałów książek na temat wodoru i ogniw paliwowych, sonochemii i sonoelektrochemii. Wygłosił ponad 200 przemówień programowych i zaproszonych prelegentów na różnych wydarzeniach międzynarodowych.