Получение зеленого водорода станет дешевле

В последнее время водород привлек значительное внимание как потенциальный источник чистой энергии в качестве альтернативы ископаемому топливу. Для того чтобы получить водород, не навредив окружающей среде, ведутся активные исследования и разрабатываются технологии электролиза воды, которые позволяют извлекать водород из воды, без выбросов парниковых газов.

Технология водного электролизера с протонообменной мембраной (PEMWE), которая применяется в настоящее время, использует дорогие катализаторы на основе благородных металлов и протонообменные мембраны на основе перфторуглеродов. Такая технология приводит к высокой стоимости изготовления системы.

Чтобы устранить факторы, ограничивающие применение традиционной технологии, исследователями был разработан узел мембранного электрода для анионообменных мембранных электролизеров воды (AEMWE), который, как ожидается, заменит дорогостоящую существующую технологию.

Принципиальная схема устройства, где слой катализатора состоит из иономеров и катализаторов. Предоставлено: Корейский институт науки и технологий (KIST).

В перспективной технологии AEMWE не используются дорогие электроды из металлов платиновой группы и заменен материал разделительной пластины железом вместо титана. При сравнении цен только на катализатор и материал сепаратора, стоимость производства снижается примерно в 3000 раз по сравнению с существующими устройствами. Однако, такое более дешевое устройство не использовалось в коммерческих целях из-за его низкой производительности по сравнению с существующими и малой долговечностью (менее 100 часов непрерывной работы).

Исследовательская группа применила новые анионообменные материалы с высокой ионной проводимостью и долговечностью. На основе этих материалов создана новая мембранно-электродная сборка.

Разработанный материал показал стабильную долговечность работы в течение более 1000 часов и достиг нового рекорда производительности ячейки 7,68 А/см². Это примерно в шесть раз больше, чем у существующих анионообменных материалов, и примерно в 1,2 раза больше, чем у коммерческой технологии, используемой дорогие материалы (6 А/ м²).

Графическое изображение высокопроизводительного и долговечного устройства AEMWE следующего поколения, которое производит зеленый водород, получая электрическую энергию из возобновляемых источников энергии. Предоставлено: Корейский институт науки и технологий (KIST).

Новая технология преодолела проблемы с производительностью и долговечностью основных материалов, которые на сегодняшний день были отмечены как ограничения в технологии AEMWE, и повысила качество работы до такого уровня, который позволяет заменить существующие технологии.

Разработчики предполагают, что данная разработка заложит основу для внедрения технологии электролиза воды следующего поколения, что позволяет значительно снизить затраты на производство зеленого водорода. Кроме того, они прогнозируют использование разработанного материала также и для водородных топливных элементов, а также устройств улавливания углерода.