Hvordan virker det?
som brændselsceller består elektrolytter af en anode og en katode adskilt af en elektrolyt. Forskellige elektrolytapparater fungerer på lidt forskellige måder, hovedsageligt på grund af den forskellige type elektrolytmateriale, der er involveret.
Polymerelektrolytmembranelektrolyzersatorer
i en polymerelektrolytmembran (PEM) elektrolyt er elektrolytten et fast specialplastmateriale.
- vand reagerer ved anoden for at danne ilt og positivt ladede hydrogenioner (protoner).,
- elektronerne strømmer gennem et eksternt kredsløb, og hydrogenionerne bevæger sig selektivt over PEM til katoden.
- ved katoden kombineres hydrogenioner med elektroner fra det eksterne kredsløb for at danne brintgas. Anode Reaktion: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e – Katode Reaktion: 4H+ + 4e- → 2H2
Alkaline Electrolyzers
Alkaline electrolyzers operere via transport af hydroxid-ioner (OH-) gennem elektrolytten fra katoden til anoden med brint, der genereres på katodesiden., Elektrolytter, der anvender en flydende alkalisk opløsning af natrium-eller kaliumhydro .id som elektrolytten, har været kommercielt tilgængelige i mange år. Nyere tilgange ved hjælp af faste alkaliske udvekslingsmembraner, da elektrolytten viser løfte på laboratorieskalaen.
Fasto .idelektrolyzersatorer
Fasto .idelektrolyzersatorer, der bruger et fast keramisk materiale som elektrolytten, der selektivt udfører negativt ladede o iygenioner (O2-) ved forhøjede temperaturer, genererer hydrogen på en lidt anden måde.,
- vand ved katoden kombineres med elektroner fra det eksterne kredsløb for at danne brintgas og negativt ladede o iygenioner.
- o iygenionerne passerer gennem den faste keramiske membran og reagerer ved anoden for at danne iltgas og generere elektroner til det eksterne kredsløb.
Solid oxide electrolyzers skal fungere ved temperaturer, der er høje nok til fastoxid-membraner til at fungere ordentligt (ca 700°-800°C, i forhold til PEM electrolyzers, der fungerer på 70°-90°C, og kommercielle alkaline electrolyzers, som arbejder ved 100°-150°C)., De faste o .idelektrolysatorer kan effektivt bruge varme til rådighed ved disse forhøjede temperaturer (fra forskellige kilder, herunder atomenergi) for at reducere mængden af elektrisk energi, der er nødvendig for at producere brint fra vand.
hvorfor overvejes denne vej?
Hydrogen produceret via elektrolyse kan resultere i nul drivhusgasemissioner afhængigt af kilden til den anvendte elektricitet., Kilden til den krævede elektricitet-herunder dens omkostninger og effektivitet samt emissioner fra elproduktion—skal tages i betragtning ved vurderingen af fordelene og den økonomiske levedygtighed ved hydrogenproduktion via elektrolyse. I mange regioner i landet er dagens elnet ikke ideelt til at levere den elektricitet, der kræves til elektrolyse på grund af de frigivne drivhusgasser og den mængde brændstof, der kræves på grund af den lave effektivitet i elproduktionsprocessen., Brintproduktion via elektrolyse forfølges med henblik på muligheder for vedvarende (vind) og nuklear energi. Disse veje resulterer i næsten nul drivhusgas og kriterier forurenende emissioner.
potentiale for synergi med vedvarende energi kraftproduktion
hydrogenproduktion via elektrolyse kan give muligheder for synergi med variabel elproduktion, som er karakteristisk for nogle vedvarende energiteknologier. For eksempel, selvom prisen på vindkraft er fortsat med at falde, er den iboende variabilitet af vind en hindring for effektiv brug af vindkraft., Brintbrændstof og elproduktion kunne integreres på en vindmøllepark, hvilket giver fleksibilitet til at skifte produktion, så den bedst matcher ressourcetilgængeligheden med systemets operationelle behov og markedsfaktorer. I tider med overskydende elproduktion fra vindmølleparker er det også muligt at bruge denne overskydende elektricitet til at producere brint gennem elektrolyse i stedet for at begrænse elektriciteten, som det ofte gøres.
det er vigtigt at bemærke…,
- dagens elnet er ikke den ideelle kilde til elektricitet til elektrolyse, fordi det meste af elektriciteten genereres ved hjælp af teknologier, der resulterer i drivhusgasemissioner og er energiintensive. Elproduktion ved hjælp af vedvarende eller nuklear energiteknologi, enten adskilt fra nettet eller som en voksende del af netblandingen, er en mulig mulighed for at overvinde disse begrænsninger for hydrogenproduktion via elektrolyse.
- U. S., Department of Energy m.fl. fortsætter bestræbelserne på at nedbringe omkostningerne ved vedvarende-baseret elproduktion og udvikle mere effektiv kulbaseret elproduktion med kulstofopsamling, Udnyttelse og opbevaring. Vindbaseret elproduktion vokser for eksempel hurtigt i USA og globalt.
forskning fokuserer på at overvinde udfordringer
- reducere kapitalomkostningerne for elektrolyserenheden og balancen i systemet og forbedre energieffektiviteten til konvertering af elektricitet til brint.,
- integrering af kompression i elektrolytteren for at undgå omkostningerne ved en separat brintkompressor, der er nødvendig for at øge trykket til brintopbevaring.
