Vattenelektrolysatorer med låg temperatur – fördelar, flaskhalsar och utsikter

Grönt väte (GH₂) produceras genom elektrolys av vatten i en elektrolysör, driven av förnybar el, t.ex. vind, sol, vattenkraft, termisk, (<0.1 % av den globala väteproduktionen mot 99 % från fossila bränslen). Några färska marknadsrapporter visar att mellan 400 och 550 miljoner ton GH₂ kommer att produceras genom elektrolys, vilket kräver 3000–4000 GW elektrolysörer (ca. 3000–4000 gånger ökning av elektrolysatorkapaciteten till 2050).

Vattenelektrolysörer och speciellt lågtemperaturvattenelektrolysörer (LT-WE) är starkt beroende av (i) använda material, d.v.s. katalysatorer, elektrolyter, separatorer, elektroder, porösa transportskikt/gasdiffusionsskikt och (ii) arbetstemperaturer och tryck. För närvarande finns det tre huvudtyper av LT-WE, nämligen: (i) protonbytesmembranvattenelektrolysör (PEMWE), (ii) alkalisk vattenelektrolysör (AWE) och (iii) anjonbytarmembranvattenelektrolysör (AEMWE). För alla LT-WE krävs ytterligare FoU inom material och system (t.ex. balans mellan anläggningar) för att drastiskt förbättra effektivitet, prestanda och hållbarhet, samt minska kostnaderna.

Denna presentation belyser den senaste tekniken, fördelarna, flaskhalsarna (t.ex. kritiska råvaror, membran, nedbrytning, kostnader), strategier för kostnadsminskning (material, stack och systemnivåer), potentiella vägar för att övervinna de stora problemen, och nyckelprestandaindikatorer och teknikmål för all LT-WE-teknik.

Bruno G Pollet är professor i kemi vid Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR), chef för UQTR Green Hydrogen Lab (GH2Lab), biträdande chef för UQTR Institute for Hydrogen Research (IHR), och adjungerad professor i förnybar energi vid Norges teknisk-naturvetenskapliga universitet (NTNU). Han har arbetat med väteenergi i Storbritannien, Japan, Sydafrika, Norge och Kanada. Han innehar två prestigefyllda forskarstolar, NSERC Tier 1 Canada Research Chair in Green Hydrogen Production, och Innergex Renewable Energy Research Chair (delvis finansierad av Quebec Ministry of Economy and Innovation) med fokus på nästa generations vattenelektrolysörer och teknik för väteproduktion . Han är också ordförande för Green Hydrogen Division i International Association for Hydrogen Energy (IAHE). Han blev nyligen inbjuden att gå med i Council of Engineers for the Energy Transition (CEET): An Independent Advisory Council till FN:s generalsekreterare, och tilldelades IAHE Sir William Grove Award för sitt banbrytande arbete inom väte, bränslecell och elektrolyserteknik.

Prof. Pollet avslutade sin doktorsexamen i fysikalisk kemi vid Coventry University och tog sin postdoc i elektrokatalys vid Liverpool University. Hans forskning täcker ett brett spektrum av områden från utveckling av nya material för lågtemperaturbränsleceller och vattenelektrolysörer, väteproduktion från (icke)rena vatten, organiskt och bioavfall till bränslecells- och elektrolysersystem, demonstratorer och prototyper. Hans forskning fokuserar också på ultraljud och sonoelektrokemi för att producera bränslecells- och elektrolysörmaterial och för att förbättra elektrokemiska processer. Han är författare till två böcker, redigerat mer än 17 och publicerat mer än 25 bokkapitel om väte och bränsleceller, sonokemi och sonoelektrokemi. Han höll mer än 200 keynote och bjöd in till föredrag vid olika internationella evenemang.