Низькотемпературні електролізери води – переваги, вузькі місця та перспективи

Зелений водень (GH₂) виробляється шляхом електролізу води в електролізері, що живиться від відновлюваної електроенергії, наприклад вітру, сонця, води, тепла (<0.1% світового виробництва водню проти 99% від викопного палива). Деякі останні ринкові звіти свідчать про те, що від 400 до 550 мільйонів тонн GH₂ буде вироблятися шляхом електролізу, що потребуватиме 3000–4000 ГВт електролізерів (приблизно в 3000–4000 разів збільшиться потужність електролізера до 2050 року).

Водяні електролізери та особливо технології низькотемпературного електролізера води (LT-WE) сильно залежать від (i) використовуваних матеріалів, тобто каталізаторів, електролітів, сепараторів, електродів, пористих транспортних шарів/шарів дифузії газу та (ii) робочих температур і тиску. На даний момент існує три основних типи LT-WE, а саме: (i) електролізер води з протонообмінною мембраною (PEMWE), (ii) електролізер лужної води (AWE) і (iii) електролізер води з аніонообмінною мембраною (AEMWE). Для всіх LT-WE необхідні подальші науково-дослідні роботи в галузі матеріалів і систем (наприклад, баланс заводу) для різкого підвищення ефективності, продуктивності та довговічності, а також зниження витрат.

Ця презентація висвітлює сучасний стан, переваги, вузькі місця (наприклад, критично важливу сировину, мембрани, деградацію, витрати), стратегії зниження витрат (матеріали, стек і рівні системи), потенційні шляхи подолання основних проблем і ключові показники ефективності та технологічні цілі для всіх технологій LT-WE.

Бруно Г. Полле є професором хімії в Університеті Квебеку в Труа-Рів’єрі (UQTR), директором лабораторії зеленого водню UQTR (GH2Lab), заступником директора Інституту дослідження водню UQTR (IHR) і ад’юнкт-професором кафедри відновлюваної енергії в Норвезький університет науки і технологій (NTNU). Він працював над водневою енергетикою у Великобританії, Японії, Південній Африці, Норвегії та Канаді. Він обіймає дві престижні науково-дослідницькі кафедри: NSERC Tier 1 Canada Research Chair у галузі екологічного виробництва водню та Innergex Renewable Energy Research Chair (частково фінансується Міністерством економіки та інновацій Квебеку), зосереджуючись на електролізерах води та технологіях виробництва водню наступного покоління. . Він також є президентом відділу зеленого водню Міжнародної асоціації водневої енергетики (IAHE). Нещодавно його запросили приєднатися до Ради інженерів з енергетичного переходу (CEET): незалежної консультативної ради при Генеральному секретарі Організації Об’єднаних Націй, і нагородили нагородою IAHE сера Вільяма Гроува за його новаторську роботу в області водню, паливних елементів. і електролізерні технології.

Професор Поллет отримав ступінь доктора філософії з фізичної хімії в Університеті Ковентрі та пройшов аспірантуру з електрокаталізу в Ліверпульському університеті. Його дослідження охоплюють широкий спектр сфер: від розробки нових матеріалів для низькотемпературних паливних елементів і електролізерів води, виробництва водню з (не)чистої води, органічних речовин і біовідходів до систем паливних елементів і електролізерів, демонстраторів і прототипів. Його дослідження також зосереджені на ультразвуку та соноелектрохімії для виробництва паливних елементів і матеріалів для електролізера, а також для вдосконалення електрохімічних процесів. Він є автором двох книг, відредагував понад 17 і опублікував понад 25 розділів книг про водень і паливні елементи, сонохімію та соноелектрохімію. Він виступив з більш ніж 200 доповідями та запрошеними доповідями на різних міжнародних заходах.