今年早些时候,英国基尔大学开始开拓项目20%氢注入自己的校园天然气网络——倡议的一部分,展示如何从英国的碳氢化合物加热网格。工作,对当前流感大流行期间暂时停了下来,表明氢安全可以添加。复制整个网格,可以避免每年600万吨二氧化碳,相当于250万辆汽车的。
基尔的氢是由电解水。可再生能源是用来分解水时,氢的生产排放是免费的。但目前电解是一个更昂贵的比甲烷生产氢的改革——常用于工业。有两个技术选择:蒸汽或自热,这两个要求碳捕获和储存(CCS)使其低碳。在蒸汽重组,甲烷与水蒸汽反应产生氢气和一氧化碳;然后,一氧化碳和蒸汽反应生成二氧化碳和氢气。进一步去除杂质。
克里斯Manson-Whitton进步能源,一直致力于基尔项目,说自热式改革,它使用一个纯氧气流产生一氧化碳和氢气,更适合生产清洁的CCS二氧化碳。英国气候变化委员会的设想这种所谓的蓝色氢路线的建立基础设施的道路上净零。
分裂的区别
从可再生能源制氢的全球价格范围从3.00 - 7.50美元/公斤(£2.45 -£6.10 /公斤),相对于1.50 - 2.90美元/公斤天然气和CCS,去年数据显示了国际能源署(IEA)。德国的研究人员计算得出,可再生氢与工业用品由化石燃料竞争在未来10年在德国和美国——取决于政治决定补贴和税收减免。国际能源机构估计,到2030年可再生能源将会下降30%的价格,所以选址电解槽在最有利的可再生的地点可以把氢气的成本低于2.00美元/公斤。的线,可以设想一个绿色的世界氢甚至可以从地区太阳能高强度和运往世界各地,”Manson-Whitton说。
可再生能源占成本的80%由电解产生氢气。随着价格继续下降,聚光灯下越来越落在电解槽的成本。
氢能源设备制造商ITM是基尔HyDeploy项目提供电解槽。首席执行官格雷厄姆·厄尔预计系统价格将在未来五年减半由于增加产量,自动化,系统规模的增长和持续的技术改进。ITM设计下一代聚合物电解质膜(PEM)电解槽,这将有一个5兆瓦的容量。栈可以组合创建100 mw设施——所需的规模如果英国在2050年达到零排放的目标。
作为一个政府资助项目的一部分加快发展低碳的氢,它测试了新的聚合物电解质膜与不同的化学反应和厚度。这些,加上一些流程,如铂涂层电极的表面和回收废物,显示堆栈成本可以减少超过40%。一个新的电解槽工厂有望今年年底开放。
同一个项目还研究了一系列网格和风电场连接场景之间的成本将氢£4.16 -£6.93 /公斤。这仍然是三倍以上的成本用甲烷重组方法制造的氢和CCS,然而。
提高电解槽
虽然ITM是保持守口如瓶膜化学的进步,世界各地的研究人员正在研究如何降低材料成本。
PEM电解槽比建立了碱性电解水系统更高效,但更昂贵,因为他们依赖于铂在阴极产生氢气,在阳极氧化铱和昂贵的质子选择性的聚合物电解质膜(PEM)。一个最近我们分析表明膜和催化剂贡献高达40%的PEM电解槽的成本。铱是地球上最丰富的金属之一,我们只是没有足够让电解太瓦的规模,”说Alexandr西蒙诺夫在澳大利亚的莫纳什大学。
研究一直侧重于减少所需的铱。去年在慕尼黑路德维希Maximiliian大学团队开发氧化铱纳米颗粒创建一个高度活跃的electrocatalyst。八倍产生的纳米颗粒的氢商用电极,建议可以减少铱使用高达90%。
西蒙诺夫的小组正试图完全消除铱,代之以更丰富的铅等金属,提供稳定性。的结合更像钴催化地活跃的元素——我们有一个很好功能催化剂,”他说。然而,电解的恶劣的条件下,所有的金属溶解-电极失去electrocatalytic活动和电解槽的性能大幅恶化。“通过提供一个微小浓度的催化剂溶解到电解液、催化剂基本上停止溶解和电解可以继续下去。和这样一个催化系统的稳定性是无与伦比的,”西蒙诺夫声称。
这个系统也不是没有它的问题,因为最终膜将成为污染的金属离子。所以研究者们正在摆脱细胞膜,并希望在今年晚些时候进展报告。
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