Η ολλανδική VSParticle ανακοίνωσες ότι η νέα συνεργασία με την αμερικανική Plug Power και το Πανεπιστήμιο του Ντέλαγουερ έχει οδηγήσει σε μια «βιώσιμη πορεία» προς μόλις 1,00 δολάριο ανά κιλό για το πράσινο υδρογόνο, χαμηλότερα από το μέσο κόστος του υδρογόνου από ορυκτά καύσιμα, το οποίο εκτιμάται από τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας σε 1,50-2,50 δολάρια ανά κιλό
Οι προκλήσεις της παγκόσμιας αγοράς πράσινου υδρογόνου παραμένουν ισχυρές αλλά οι καινοτόμοι στον τομέα του υδρογόνου από τον ιδιωτικό τομέα και την ακαδημαϊκή κοινότητα εξακολουθούν να εργάζονται και να φέρνουν αποτελέσματα.
Η αμερικανική νεοσύστατη εταιρεία Plug Power συνεργάζεται με την ολλανδική εταιρεία VSParticle και το Πανεπιστήμιο του Ντέλαγουερ για να μειώσει το κόστος του εξαιρετικά αποδοτικού αλλά ακριβού καταλύτη με βάση το ιρίδιο που διαχωρίζει το αέριο υδρογόνο από το νερό, και η τριμερής συνεργασία έχει κάτι να δείξει για τις προσπάθειές τους σύμφωνα με το cleantechnica.com.
Όλη η παγκόσμια προσφορά υδρογόνου εξάγεται επί του παρόντος από φυσικό αέριο, με τον άνθρακα να συμμετέχει επίσης. Αυτές οι ορυκτές πηγές αρχίζουν επιτέλους να χάνουν την επιρροή τους καθώς αναδύονται εναλλακτικές οδοί.
Μεγάλο μέρος της επενδυτικής δραστηριότητας επικεντρώνεται στο πράσινο υδρογόνο, το οποίο αναφέρεται στο υδρογόνο που εξάγεται από το νερό με ηλεκτρικό ρεύμα. Ιδανικά, η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από αιολική, ηλιακή ή άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Οι υποστηρικτές της πυρηνικής ενέργειας διεκδικούν επίσης μια θέση στο τραπέζι.
Η ομάδα της VSParticle έχει αναπτύξει έναν νέο καταλύτη υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιεί 90% λιγότερο ιρίδιο από τους τυπικούς καταλύτες. Εφάρμοσαν επίσης μια ξηρή διαδικασία για την κατασκευή του νέου καταλύτη τους, παρακάμπτοντας τη συμβατική μέθοδο εναπόθεσης με ψεκασμό.
«Η διαδικασία ξηρής εναπόθεσης δεν είναι απλώς μια εναλλακτική λύση στην επίστρωση με ψεκασμό. Είναι ένας θεμελιώδης επανασχεδιασμός του τρόπου με τον οποίο κατασκευάζουμε ηλεκτρόδιο που χρησιμοποιεί ιρίδιο με σχεδόν βέλτιστη απόδοση», εξηγεί η Διευθύνουσα Σύμβουλος της VSParticle, Aaike van Vugt. «Αυτός είναι ο χαμένος κρίκος που αναζητούσε η βιομηχανία για να κλιμακώσει την ηλεκτρόλυση PEM στο επίπεδο των πολλών γιγαβάτ χωρίς να αντιμετωπίσει έλλειψη ιριδίου».
Το ιρίδιο είναι από τα πιο σπάνια και ακριβά μέλη της ομάδας μετάλλων πλατίνας, με κόστος περίπου 160 δολάρια ανά γραμμάριο. Η αναζήτηση λιγότερο ακριβών καταλυτών συνεχίζεται, αλλά είναι δύσκολο να ξεπεραστεί η ικανότητα του ιριδίου να επιβιώσει στο απαιτητικό περιβάλλον των σημερινών ηλεκτρολυτών PEM (μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων).
Μέχρι οι ερευνητές να επιλύσουν αυτές τις προκλήσεις, η μείωση της ποσότητας ιριδίου είναι ο πιο εύχρηστος τρόπος για να μειωθεί το κόστος παραγωγής πράσινου υδρογόνου.
Ο απώτερος στόχος είναι ο ανταγωνισμός με το συμβατικό υδρογόνο που προέρχεται από φυσικό αέριο ή άνθρακα. Η VSParticle δηλώνει ότι η νέα συνεργασία έχει οδηγήσει σε μια «βιώσιμη πορεία» προς μόλις 1,00 δολάριο ανά κιλό για το πράσινο υδρογόνο, χαμηλότερα το μέσο κόστος του υδρογόνου από ορυκτά καύσιμα, το οποίο εκτιμάται από τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας σε 1,50-2,50 δολάρια ανά κιλό.
Πράσινο Υδρογόνο και ιρίδιο
Η ομάδα VSParticle ανέφερε ότι επιτυγχάνει υψηλό ποσοστό απόδοσης χρησιμοποιώντας μόνο 0,4 χιλιοστόγραμμα ιριδίου ανά τετραγωνικό εκατοστό, σε σύγκριση με τα 1-2 χιλιοστόγραμμα που είναι τυπικά για τους καταλύτες με επικάλυψη ψεκασμού.
Σημείωσε επίσης ότι η μέθοδος ξηρής εναπόθεσης εξαλείφει την ανάγκη για πολυμερή ή διαλύτες με βάση το PFAS, αναφερόμενη στην ομάδα των υπερφθοροαλκυλικών και πολυφθοροαλκυλικών ουσιών.
Ο ακροδέκτης του καταλύτη είναι μια ομοιόμορφη, νανοπορώδης δομή - βασικά, ένα σφουγγάρι υψηλής τεχνολογίας - που επεκτείνει την διαθέσιμη επιφάνεια του ιριδίου. Ως πρόσθετα οφέλη, ο νέος καταλύτης παρέχει μια απλοποιημένη διαδικασία κατασκευής και μια πιο αποτελεσματική διαδικασία ανακύκλωσης.
Ανεξάρτητα από τα σκαμπανεβάσματα της παγκόσμιας αγοράς πράσινου υδρογόνου, η VSParticle δηλώνει ότι σχεδιάζει να αναπτύξει αρκετή εσωτερική παραγωγική ικανότητα για να προμηθεύσει τον νέο καταλύτη της για πιλοτικά και πρώιμα εμπορικά έργα. Επικαλούμενη το ενδιαφέρον «πολλών κορυφαίων κατασκευαστών ηλεκτρολυτών PEM», η VSParticle σημειώνει επίσης ότι πολλά έργα έχουν ήδη προγραμματιστεί να ξεκινήσουν τον επόμενο χρόνο.
Στο Τέξας, υπάρχει πληθώρα αιολικών και ηλιακών πόρων για την υποστήριξη συστημάτων ηλεκτρολυτών, μαζί με ένα εκτεταμένο δίκτυο υπαρχουσών ενεργειακών υποδομών, συμπεριλαμβανομένων των λιμενικών εγκαταστάσεων.
Μια ερευνητική ομάδα με έδρα το Πανεπιστήμιο Rice στο Χιούστον ασχολείται με το πρόβλημα του ιριδίου με τον ίδιο τρόπο όπως η ομάδα VSParticle, σε συνεργασία με την ιταλική εταιρεία De Nora.
"Η καινοτομία τους - ένας καταλύτης οξειδίου ρουθηνίου με σταθεροποίηση ιριδίου που χρησιμοποιεί μόνο το ένα έκτο του ιριδίου σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα - διατηρεί απόδοση βιομηχανικού επιπέδου για περισσότερες από 1.500 ώρες συνεχούς λειτουργίας"
«Αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση της πιο προσβάσιμης και κλιμακώσιμης χρήσης του πράσινου υδρογόνου», προσθέτει ο αναπληρωτής καθηγητής του Πανεπιστημίου Rice, Haotian Wang. «Μειώνοντας τη χρήση ιριδίου κατά περισσότερο από 80%, αντιμετωπίζουμε ένα από τα μεγαλύτερα οικονομικά και εφοδιαστικά προβλήματα στην οικονομία του υδρογόνου».
Το οξείδιο του ρουθηνίου, είναι το κλειδί. Το ρουθήνιο έχει εμφανιστεί σε άλλες μελέτες ως μια λιγότερο ακριβή εναλλακτική λύση στο ιρίδιο . Η νέα δομή καταλύτη του Rice μειώνει το κόστος αναπτύσσοντας ένα οξείδιο του ρουθηνίου σε μια δομή πλέγματος, εξασφαλίζοντας παράλληλα ανθεκτικότητα ενσωματώνοντας άτομα ιριδίου μέσα στη δομή.
«Αυτή η διάταξη παρέχει σταθερότητα από κάτω από την επιφάνεια, μια απροσδόκητη ανακάλυψη που επέτρεψε στους ερευνητές να επιτύχουν ανθεκτική απόδοση με πολύ λιγότερο ιρίδιο», εξηγεί το Rice.
Ποιές χώρες μπαίνουν στο παιχνίδι
Η κυβέρνηση των ΗΠΑ έχει επενδύσει στο πράσινο υδρογόνο αλλά άλλες χώρες, κυρίως η Κίνα, είναι ήδη σε θέση να αναλάβουν την πρωτοβουλία. Η Κίνα είναι μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα περίπτωση επειδή, εκτός από τους δικούς της άφθονους πόρους, η χώρα έχει δημιουργήσει ένα φυλάκιο πράσινου υδρογόνου στην Ευρώπη.
Οι αγορές στην Αφρική είναι επίσης στο παιχνίδι. Τον Σεπτέμβριο, η κινεζική εταιρεία Longi Green Energy ανακοίνωσε συμφωνία για την προμήθεια του εξοπλισμού ηλεκτρολύτη της για ένα έργο πράσινου υδρογόνου στη Ναμίμπια.
Στις 14 Οκτωβρίου, η εταιρεία άφησε επίσης να γίνει γνωστό ότι το νέο προκατασκευασμένο σύστημα ηλεκτρολύτη "Hyblock" μπορεί να μειώσει τα χρονοδιαγράμματα εγκατάστασης κατά 40% σε σύγκριση με τα συμβατικά συστήματα, μειώνοντας παράλληλα το κόστος κεφαλαίου κατά 35%.
Η δραστηριότητα προχωρά επίσης στη Σαουδική Αραβία, όπου τα φιλόδοξα σχέδια για την ίδρυση της τεχνολογικά προηγμένης μεγαλούπολης Neom βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη.
Το 2021, η De Nora επέστησε την προσοχή στον ρόλο της στην κατασκευή των κυψελών και των ηλεκτροδίων για την προμήθεια της έναρξης μιας νέας εγκατάστασης παραγωγής πράσινου υδρογόνου στη Neom, η οποία χαρακτηρίζεται ως η μεγαλύτερη του είδους της (η De Nora έχει έκτοτε επιβεβαιώσει ότι τα εξαρτήματα ηλεκτρολύτη της κατασκευάζονται στη Γερμανία και δεν συμμετέχει στην κατασκευή της εγκατάστασης στο σύνολό της, η οποία έχει κατηγορηθεί για κακοποίηση μεταναστών εργαζομένων).
Η μακροχρόνια υποστήριξη της Ιαπωνίας για την πράσινη οικονομία υδρογόνου του μέλλοντος συνεχίζεται επίσης με γοργούς ρυθμούς, με την Toyota να διαδραματίζει ηγετικό ρόλο.
Στην Κορέα, η KHNP Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP) ξεκίνησε μια πρωτοβουλία με στόχο την ανάπτυξη πυρηνικής ενέργειας για τη λειτουργία συστημάτων ηλεκτρολυτών. Η εταιρεία διοργάνωσε πρόσφατα μια επίδειξη και ένα εργαστήριο σχετικά με το θέμα, σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Έρευνας Ηλεκτρικής Ενέργειας.
Το EPRI, ένας οργανισμός με έδρα τις ΗΠΑ με παγκόσμια εμβέλεια, έστειλε μια ομάδα από την Πρωτοβουλία Χαμηλών Ανθρακούχων Πόρων στο εργαστήριο. Το LCRI δεν αποκλείει την ενέργεια από τα ορυκτά καύσιμα από το σενάριο σχεδιασμού του για ουδέτερο ισοζύγιο άνθρακα 2505, αλλά υποστηρίζει ένα ευρύ φάσμα λύσεων με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μεταξύ των «βασικών δομικών στοιχείων» παράλληλα με την αποθήκευση ενέργειας και την πυρηνική ενέργεια.
Στις ΗΠΑ, η Ecolectro, μια εταιρεία καινοτόμου πράσινου υδρογόνου αναπτύσσει τεχνολογία ηλεκτρολυτών με άδεια από το Πανεπιστήμιο Cornell. Η Ecolectro υποστηρίζεται, μεταξύ άλλων, από την Toyota Ventures της Toyota. Τον Μάιο, η εταιρεία ανακοίνωσε μια συνεργασία με την εταιρεία Re:Build Manufacturing, με στόχο την έναρξη λειτουργίας των εργοστασίων ηλεκτρολυτών της στη Νέα Υόρκη και την Πενσυλβάνια.
www.worldenergynews.gr
