Green Hydrogen Chemistry

氢气。推动绿色H2的产生

转向可持续能源和减少碳排放的愿望正在成倍增长。低成本的可再生能源(例如,太阳能、风能、水能)正在全世界范围内开发和部署。

然而,这些资源在本质上是可变的,这意味着需要对能源储存进行投资,不仅可以持续数小时,而且可以持续数天甚至数季。最有前途的能源储存模式之一是将清洁的可再生能源电力转化为氢气。氢气通常是利用绿色能源通过电解产生的,在水中分离出氢气,不排放任何二氧化碳,因此是 "绿色H2"。

绿色氢气开发

绿色H2的开发、使用和投资在全球范围内呈上升趋势。美国能源部 突出了氢气的好处 在清洁能源领域,他说:"氢气可以在国内生产......当用于驱动高效燃料电池电动汽车时,氢气有希望帮助加强国家能源安全,节约燃料,并使我们的运输能源选择多样化,以建立一个更具弹性的系统"。

Green energy transportation

氢气研究

人们对氢气作为一种可再生能源的兴趣已经达到了 几十年来一直存在但直到最近,研究和投资才开始起步。一项倡议。 绿色氢弹倡议该公司的目标是在未来几年将绿色H2产量提高50倍,成本约为$2/kg。扩展目标是$1/kg。因为绿色H2可以作为一种 能源和燃料替代 在电动车、供暖、电力,以及可能的火车、飞机和公共汽车运输方面,绿色H2的扩展预计将覆盖到 到2050年全球能源使用量的12%.绿色H2的广泛使用可以改变全球与能源系统的关系。

收获氢气

然而,用于能源使用的氢气收集是一个传统上昂贵的解决方案。液体碱性电解器(AELs)已经运行了100多年。然而,它们仍然受到低电流密度操作(意味着大型系统)和使用高浓度苛性钠的一些固有的安全问题的影响。质子交换膜水电解器(PEMELs)已经成为一种更紧凑的选择。然而,它们需要使用昂贵的稀有材料,如铂和铱--而且有些人质疑这种技术的可扩展性。然而,关于一种不同方法的新研究表明,这些材料可能毕竟不需要。

通过电解器生产氢气

阴离子交换膜水电解器(AEMELs)有望结合AELs和PEMELs的优点。它们利用阴离子交换膜(AEM),作为产生的H2和O2之间的分离器。它们在高pH值下运行,意味着对所用材料的限制较少,这意味着低成本的金属可以被用作催化剂和堆栈部件。这种膜也倾向于使用碳氢化合物,而不是氟化物,这意味着它们的生产成本更低、更环保。更具体地说,AEMELs允许使用不锈钢或镍作为更实惠、更丰富的替代材料,Technetics和南卡罗来纳大学(UofSC)之间的合作就诞生于此。

Hydrogen H2

氢气生产的新发展

威廉-E-穆斯特,博士。 基金会的化学工程教授,以及一个研究小组,其中包括基金会的成员。 技术集团在AEMEL阳极的14个商用和预商用多孔传输层(PTLs)上进行了一系列实验。这些PTL是由不锈钢和镍合金制成的。主要目标是确定导致AEMEL最佳性能的特性--即低电压运行和以低能量输入生产绿色H2。在这项研究中,11个PTL--包括表现最好的一个--是由Technetics集团定制开发的。

技术中心/南加州大学团队开发了 哈氏合金 PTL 因此,需要一种厚度小于 300 微米(< 0.3 毫米)、密度介于 60-65% 之间的材料,以达到最佳的氢气分离效果。因此,Technetics 集团的 Feltmetal FM515 被轧制成一定厚度,密度也在所需范围内。这些特性使其具有低电阻、低接触电阻、更佳的水和氧气传输性能,同时还是催化剂层沉积的理想表面。在 1.0 A/cm2 的工作电流下,性能最好的 PTL 的工作电压仅为 1.64 V,工作电压仍为 < 在3.5A/cm2时为2V。 而且这些电池实现了低电压降解率。这些都是非常有希望的结果,是迄今为止报告的任何电解槽系统中最好的。