- Корейский институт энергетических исследований разрабатывает сепаратор нового поколения для электролиза воды
Водородный автомобиль [Getty Images Bank]
[HERALD BUSINESS = корреспондент Ку Бон Хёк] Корейским ученым удалось разработать лучший в мире высокопроизводительный и высокостабильный сепаратор, который поможет стране доминировать на рынке производства экологически чистого водорода.
Исследовательская группа во главе с доктором Чо Хён Сока из Департамента исследований водорода при Корейском институте энергетических исследований разработала высокопроизводительный и высокостабильный сепаратор, который позволяет повысить плотность производства водорода в устройстве для щелочного электролиза воды, за счет собственных технологии. Суть технологии заключается в значительном снижении риска взрыва из-за смеси водорода и кислорода при одновременном увеличении плотности производства водорода более чем в три раза по сравнению с зарубежными коммерческими продуктами.
Водород может использоваться не только в энергетике, но и в сталелитейной, химической и транспортной отраслях, что увеличивает его важность и спрос на него, и ожидается, что он займет примерно 22% от общего спроса на энергию - до 180 миллионов тонн - в 2035 году и 650 миллионов тонн в 2050 году. Большая часть водорода, производимого в настоящее время, представляет собой «серый» водород, который имеет самую низкую себестоимость производства, но в долгосрочной перспективе ожидается рост производства «зеленого» водорода, который обеспечит экономическую целесообразность из-за развития технологий.
Среди технологий производства зеленого водорода можно назвать технологию щелочного электролиза воды, которая разлагает воду в щелочных растворах для получения водорода. Она подходит для производства большого количества зеленого водорода благодаря своей высокой технической зрелости и долговечности. Однако недостатком существующих аналогов, представленных на рынке, является низкая ионная проводимость и неспособность предотвратить смешивание водорода и кислорода из-за неравномерного распределения гидрофильных керамических частиц и неплотной микроструктуры.
Путем оптимизации условий изготовления сепаратора исследователям удалось создать плотную пористую структуру, состоящую из мелких нанопор размером 40 нм (нанометров), что позволило им преодолеть вышеупомянутые недостатки. Гидрофильные керамические частицы плотно и равномерно распределены вокруг микропор, что значительно уменьшает смешивание водорода и кислорода, при этом максимально увеличивая количество каналов, по которому ионы гидроксида могут двигаться вдоль плотных гидрофильных керамических частиц.
Исследователи из Корейского института энергетических технологий проверяют стек из устройств щелочного электролиза воды мощностью 300 кВт и приборы для их управления [Предоставлено Корейским институтом энергетических технологий]
Традиционные устройства для электролиза воды показывают эффективность менее 80% от высшей теплоты сгорания (higher heating value или HHV) при плотности тока 0,4 А/см2 или меньше. Однако исследователи применили новоразработанный сепаратор к одной ячейке и оценили его в реальной рабочей среде, подтвердив, что можно получить водород с эффективностью не менее 80% даже при трехкратном увеличении плотности тока (1,2 А/см2 или выше).
Кроме того, исследователи также создали оценочную платформу, которая позволяет тестировать технологию масштабирования (расширения) стека устройств для щелочного электролиза воды в лабораторных масштабах.
Технология сепаратора для щелочного электролиза воды и платформа для оценки стека, разработанная исследователями, была передана в GS Engineering & Construction.
Недавно исследователи расширили сепаратор до площади 900 см2 и применили его к установке щелочного электролиза воды мощностью 30 кВт, который на данный момент проходит испытание на оценочной платформе. Команда также собираются увеличить его площадь до нескольких квадратных метров, чтобы примененить ее в электролизе воды промышленного масштаба (мегаваттной мощности) к 2025 году.
«В то время, когда страны во всем мире пытаются разработать ключевые материалы и технологии для повышения плотности производства водорода, чтобы обеспечить экономическую целесообразность производства зеленого водорода, разработанная нами технология сепаратора дает преимущество, необходимое для того, чтобы стать лидером на рынке зеленого водорода на базе собственных технологий» - сказал доктор Чо Хён Сок, добавив: «Для расширения рынка электролиза воды в Южной Корее необходимо коммерциализировать ключевые материалы и технологии изготовления деталей путем взаимодополняющего сотрудничества с компаниями, работающими на внутреннем рынке, не довольствуясь уже имеющимися технологиями».
nbgkoo@heraldcorp.com