Tania i wydajna produkcja wodoru
Elektrolizery z membraną elektrolitowo-polimerową (PEM) potwierdziły swój potencjał w zakresie czystego i bezpiecznego wytwarzania wodoru i tlenu. Pomimo licznych zalet w porównaniu z elektrolizą alkaliczną powszechne zastosowanie tej technologii w produkcji wodoru utrudniają wysokie koszty. Przyczyny to stosowanie drogich materiałów, wysokie zużycie materiałów, ograniczona trwałość głównych podzespołów PEM oraz skomplikowana konstrukcja stosów. W ramach finansowanego ze środków UE projektu NOVEL (Novel materials and system designs for low cost, efficient and durable PEM electrolysers) ośmiu europejskich partnerów połączyło siły, aby opracować wysokosprawne elektrolizery osiągające sprawność wytwarzania wodoru na poziomie 75%. Wykorzystując sukces wcześniej realizowanego projektu, uczestnicy inicjatywy NOVEL opracowali i zademonstrowali nowe materiały i konkurencyjną technologię PEM umożliwiające obniżenie kosztów membran, elektrod i płytki dwubiegunowej, a także poprawę sprawności zestawu elektrod membranowych (MEA). Dzięki tym nowym materiałom wydłużony został także okres eksploatacji najważniejszych komponentów PEM, a obsługa elektrolizera przy wysokim ciśnieniu stała się tańsza. Naukowcy prowadzili prace mające na celu zidentyfikowanie i lepsze poznanie najważniejszych mechanizmów degradacji PEM. Przeprowadzono testy degradacji pojedynczych ogniw w celu zbadania wpływu temperatury i gęstości prądu. Wyniki wykazały, że degradacja membrany ma miejsce głównie po stronie katody. Opracowano także nowe materiały do membran oraz elektrokatalizatory, które powinny zostać wykorzystane w produkcji MEA na dużą skalę. Zespół projektowy stworzył również nowe, tańsze powłoki do płytek dwubiegunowych i odbieraków prądu, które zastępują drogie materiały z tytanu i metali szlachetnych. Zastosowanie nowych materiałów hamuje powstawanie wysokiego oporu kontaktowego i zwiększa odporność na korozję. Właściwy dobór materiałów do produkcji membran ma decydujące znaczenie, jeśli chodzi o wydajność, trwałość i koszty produkcji MEA. Membrany do wymiany protonów na bazie polimerów, które zsyntetyzowano przy użyciu techniki szczepienia radiacyjnego, to bardziej opłacalne rozwiązanie w porównaniu z najnowocześniejszymi membranami perfluorowanymi.
Słowa kluczowe
Produkcja wodoru, polimerowa membrana elektrolityczna, NOVEL, elektrolizery PEM, zestaw elektrod membranowych
