Good Mood

Hur fungerar det?

som bränsleceller består elektrolysatorer av en anod och en katod separerad av en elektrolyt. Olika elektrolysatorer fungerar på något olika sätt, främst på grund av den olika typen av elektrolytmaterial som är involverat.

Polymer elektrolyt membran elektrolys

i en polymer elektrolyt membran (PEM) elektrolys, elektrolyten är en fast specialitet plastmaterial.

• vatten reagerar vid anoden för att bilda syre och positivt laddade vätejoner (protoner).,
• elektronerna strömmar genom en extern krets och vätejonerna rör sig selektivt över PEM till katoden.
• vid katoden kombinerar vätejoner med elektroner från den yttre kretsen för att bilda vätegas. Anodreaktion: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e – Katodreaktion: 4H+ + 4e- → 2h2

Alkaliska Elektrolyserare

Alkaliska elektrolyserare arbetar via transport av hydroxidjoner (OH-) genom elektrolyten från katoden till anoden med väte som genereras på katodsidan., Elektrolysatorer som använder en flytande alkalisk lösning av natrium – eller kaliumhydroxid, eftersom elektrolyten har varit kommersiellt tillgänglig i många år. Nyare tillvägagångssätt med fasta alkaliska utbytesmembran som elektrolyten visar löfte på labbskalan.

Elektrolysatorer med fast oxid

elektrolysatorer med fast oxid, som använder ett fast keramiskt material som elektrolyt som selektivt leder negativt laddade syrejoner (O2-) vid förhöjda temperaturer, genererar väte på ett något annorlunda sätt.,

• vatten vid katoden kombinerar med elektroner från den yttre kretsen för att bilda vätgas och negativt laddade syrejoner.
• syrejonerna passerar genom det fasta keramiska membranet och reagerar vid anoden för att bilda syregas och generera elektroner för den yttre kretsen.

elektrolysatorer med fast oxid måste arbeta vid temperaturer som är tillräckligt höga för att de fasta oxidmembranen ska fungera korrekt (ca 700°-800°C, jämfört med elektrolysatorer med PEM, som arbetar vid 70°-90°C, och kommersiella alkaliska elektrolysatorer, som arbetar vid 100°-150°C)., De fasta oxidelektrolysatorerna kan effektivt använda värme som är tillgänglig vid dessa förhöjda temperaturer (från olika källor, inklusive kärnenergi) för att minska mängden elektrisk energi som behövs för att producera väte från vatten.

varför övervägs denna väg?

väte som produceras genom elektrolys kan leda till noll utsläpp av växthusgaser, beroende på källan till den el som används., Källan till den el som krävs—inklusive dess kostnad och effektivitet, samt utsläpp till följd av elproduktion-måste beaktas vid bedömningen av vätgasproduktionens fördelar och ekonomiska livskraft genom elektrolys. I många regioner i landet är dagens elnät inte idealiskt för att tillhandahålla den el som krävs för elektrolys på grund av de växthusgaser som släpps ut och den mängd bränsle som krävs på grund av elproduktionsprocessens låga effektivitet., Vätgasproduktion via elektrolys eftersträvas för förnybara (vind) och kärnenergialternativ. Dessa vägar resulterar i praktiskt taget noll växthusgaser och kriterier förorenande utsläpp.

potential för synergi med produktion av förnybar energi
vätgasproduktion via elektrolys kan erbjuda möjligheter till synergi med variabel kraftproduktion, vilket är karakteristiskt för vissa förnybara energitekniker. Till exempel, även om kostnaden för vindkraft har fortsatt att sjunka, är den inneboende variationen av vind ett hinder för effektiv användning av vindkraft., Vätgasbränsle och elkraftproduktion skulle kunna integreras på en vindkraftpark, vilket möjliggör flexibilitet att flytta produktionen till bästa möjliga resurstillgång med systemets operativa behov och marknadsfaktorer. Även i tider av överdriven elproduktion från vindkraftverk, i stället för att begränsa el som vanligt, är det möjligt att använda denna överskottsel för att producera väte genom elektrolys.

det är viktigt att notera…,

• dagens elnät är inte den idealiska elkällan för elektrolys eftersom det mesta av elen genereras med hjälp av teknik som resulterar i utsläpp av växthusgaser och är energiintensiva. Elproduktion med hjälp av förnybar energi eller kärnenergiteknik, antingen separat från nätet eller som en växande del av nätmixen, är ett möjligt alternativ för att övervinna dessa begränsningar för väteproduktion via elektrolys.
• USA, Avdelningen för energi och andra fortsätter arbetet med att sänka kostnaden för förnybar elproduktion och utveckla effektivare kolbaserad elproduktion med avskiljning, utnyttjande och lagring av koldioxid. Vindbaserad elproduktion växer till exempel snabbt i USA och globalt.

forskning fokuserar på att övervinna utmaningar

• minska kapitalkostnaden för elektrolysenheten och balansen i systemet och förbättra energieffektiviteten för att omvandla el till väte.,
• integrera kompression i elektrolys för att undvika kostnaden för en separat vätekompressor som behövs för att öka trycket för vätelagring.