Электролиз воды предлагает эффективное и экологически чистое решение для производства водорода, децентрализованное и в зависимости от потребности, чего не могут другие газогенераторы. Если электроэнергия будет поступать из возобновляемых источников энергии, то это делает полученный газ экологически чистым «зеленым водородом».
Все электролизеры используют два электрода, кислород вырабатывается на одном, а водород - на другом. Чтобы разделить кислород и водородные газы, требуется какая-то мембрана или диафрагма. Эти мембраны или диафрагмы создают высокое сопротивление потоку и, следовательно, увеличивают время и затраты на производство водорода.
В течение многих лет многие ученые пытались использовать безмембранный электролиз, поскольку он открывает путь к снижению стоимости. Удаление мембраны и связанных с ней вспомогательных компонентов позволяет не только снизить капитальные затраты, но и повысить эксплуатационную гибкость. Мембраны или диафрагмы имеют ограниченную рабочую температуру. Превышение этого заданного значения влияет на срок службы электролизера и чистоту газа, который он производит. Работа без мембраны устраняет эти ограничения, создавая возможность работать в более эффективных условиях, таких как высокие температуры двигателя.
Платина обеспечивает экспоненциальное улучшение производительности электролизеров, используемых для производства зеленого водорода, говорит генеральный директор Hydrox Holdings Корри де Джагер, который описывает эффективность платины как «удивительный подъем».
«Мы попробовали добавить в сплав только 9% платины, и это дало огромное улучшение электролитических характеристик системы», - рассказывает де Джагер. «Внезапно вы получаете гораздо более высокую плотность тока при использовании платины, что вам и нужно. Небольшой блок с высокой плотностью тока».
«Вы можете построить меньшую систему и снизить расходы. Что касается эксплуатации, то чем ближе могут быть ваши электроды, тем выше эффективность и тем меньше энергии они будут потреблять. Просто удивительно, как платина внезапно увеличивает эффективность. Это просто «вау». Это сногсшибательно», - добавил де Джагер.
Компания Hydrox, спонсором которой является компания Shell Energy, построила водородный электролизер в своей лаборатории в Стридомпарке, Рандбург, Йоханнесбург, используя собственный расходящийся электродный поток (DEFT ™), технологию, которая позволяет электролизерам работать без мембран при более высоких температурах. Это приводит к значительному повышению электрической эффективности и обещает снизить себестоимость чистого водорода, спрос на который растет как на дрожжах по всему миру.
В ранних экспериментах никель, а не платина, был основным используемым электродным металлом: «Мы действительно не могли позволить себе платину. Я должен сказать, что, когда мы проводили испытания с платиной, нам приходилось отправлять наши электроды в Америку, и ребята нанесли нам платину и отослали ее обратно».
«Но за короткое время мы получили отчеты, которые были просто потрясающими. Мы получили 1 100 миллиампер на квадратный сантиметр … Платина, очевидно, стоит дорого, поэтому вы должны рассмотреть, что вы меньше всего можете использовать, и есть другие металлы, связанные с платиной, которые на самом деле могут связываться с платиной. Молибден один из них, и есть несколько других, не дорогих, но все они могут сыграть свою роль. Железо может сыграть свою роль».
«Мы знаем, как это сделать, и мы знаем, как обеспечить его долговечность и как прикрепить его к нашим электродам. Кроме того, сейчас мы рассмотрим различные виды электродов, большую площадь поверхности. Это будет ошеломительно, и тогда у нас будет непревзойденная эффективность», - говорит де Джагер.
Электролиз электрохимически расщепляет воду на водород и кислород, и в течение более столетия электролизеры были ограничены низкими температурами и давлениями, при этом электролиз в основном проводился с использованием той или иной формы мембраны для разделения газов.
Теперь в мире появилась новая локальная система, которая была достигнута благодаря финансовой поддержке программы Gamechanger нефтяного гиганта Shell, которая предоставляет предприятиям начальное финансирование для продвижения недоказанных идей на ранних стадиях, которые могут улучшить энергетическое будущее.
Поддержка со стороны Shell имеет жизненно важное значение для компании Hydrox, которая является лауреатом Национальной премии в области научно-технического форума в Южной Африке за инновации.
Стандартные электролизеры используют систему теплообменника для удаления избыточного тепла, чтобы она не превышала максимальную рабочую температуру мембраны. Но с DEFT ™ эта избыточная температура может быть «заперта» в системе для повышения эффективности системы, что приводит к снижению эксплуатационных расходов и затрат на водород. Новая система также может выдерживать колебания тока, что делает ее идеальной для использования возобновляемых источников энергии и «зеленого» водорода.
