Электролиз зелёного водорода

Обзор

Водный электролиз преобразует электрическую энергию в водород и кислород. Водород описывается как зеленый, когда электричество и поддерживающая цепочка поставок соответствуют определению с низким уровнем выбросов. Полученная молекула может хранить энергию или поставлять химическое сырье, но потери конверсии означают прямую электрификацию.

Технические основы

Электролиз требует, по крайней мере Гиббаса свободной энергии расщепления воды с дополнительным напряжением потерянным кинетике электродов ионного сопротивления. Более высокие и низкие значения нагрева создают различные соглашения об эффективности. Щелочные системы используют пористые диафрагмы и недрагоценные катализаторы, протонно-обменные комплексов обеспечивают компактную динамические операции но часто использовать Иридий на кислородном электроде; твердооксидных клеток может использоваться процесс тепла для снижения электрической потребности. Газовый кроссовер ограничивает работу с низкой нагрузкой и дифференциалом давления.

Как это работает

Щелочные электролизеры используют жидкий Электролит, протонно-обменные системы применяют твердую кислую мембрану и твердооксидные электрические установки работают при высокой температуре. На катоде вода или протоны сводятся к водороду; на аноде развивается кислород. Электроника питания, очистка и сжатие воды . обработка водного потока; управление температурой воздуха в атмосфере или разделение газа определяют производительность установки за пределами электрохимического комплекса

Методы измерения и исследования

Тестирование стека регистрирует кривые тока напряжения, чистоту газа фардаевской эффективности и температуру по устойчивым графикам. Электрохимическое импеданс разделяет вклады сопротивления, в то время как посмертная микроскопия и химический анализ определяют растворение катализатора . Исследования растений измеряют потребление переменного тока на килограмм после сушки и компрессии. Оценка жизненного цикла определяет источник электроэнергии, производство и замену оборудования. Сертификация может потребовать почасового или аналогично гранулированного соответствия между спросом на возобновляемые источники энергии и электролизером.

Ключевые идеи

• Интенсивность углерода и временная согласованность определяют, действительно ли электролитический водород имеет низкий уровень выбросов.
• Эффективность стека, деградация производства и фактор мощности совместно определяют себестоимость продукции.
• Утечка водорода и выбросы оксидов азотных соединений при сжигании должны быть включены в экологическую оценку.

Современные исследовательские границы

Пограничные цели уменьшали нагрузку на драгоценные металлы, анионообменные мембрана и обратимые твердооксидных системы. Совместное размещение со сталью, аммиаком или синтетическим топливоом может использовать кислород и побочный продукт нагрева. Гибкий график должен сбалансировать низкие цены на электроэнергию и ее использование в условиях деградации. Исследования также сравнивают трубопроводы, аммиак и метанол для транспортировки. Заслуживающий доверия проект нуждается в дополнительном низкоуглеродном электричестве и снижении выбросов метана по сравнению со водородом, а не только на основе эффективности использования электролизеров.

Почему это важно

Низкоэмиссионный водород может декарбонизировать существующие виды использования в аммиаке и рафинировании, он также служит для производства стали углеводородов на транспорте или длительного хранения электроэнергии там где это трудно. Гибкие заводы могут использовать периодов обильного возобновляемого производства, поддерживая безопасность промышленного сырья.

Пределы и открытыые вопросы

Возобновляемая электроэнергия, передача электроэнергии и водоснабжение являются существенными требованиями. Электролизеры деградируют при цикле, и некоторые технологии зависят от дефицитных катализаторов. Перевозка водорода низкой плотности является дорогостоящей, и субсидии могут отвлечь электричество. Сертификация должна предотвратить повторное обозначение энергии, полученной из ископаемых или высоких углеродов как «зелёная».