توسط اندی کوربلی – 18 مارس 2022
یک شرکت استرالیایی یک الکترولیز کاملاً جدید برای گسترش استفاده از سوخت هیدروژنی اختراع کرده است که به گفته آنها نشان دهنده اولین انقلاب واقعی در فناوری در 200 سال گذشته است.جداسازی آب به گاز هیدروژن و اکسیژن از طریق جریان الکتریکی، معروف به “الکترولیز”، هم روش اصلی پشت انرژی هیدروژن سبز است و هم گران و ناکارآمد است. با این حال، برای حمل و نقل طولانی مدت، تولید فولاد و غیره، هیدروژن می تواند تنها ورودی موجود در انرژی سبز برای جایگزینی فرآورده های نفتی باشد. شرکت سوئدی SSAB در حال حاضر با استفاده از نیروی هیدروژن برای جایگزینی زغال سنگ به عنوان ورودی کربن، فولاد را کمی سبزتر می کند.
شرکت استرالیایی Hysata طراحی جزء اصلی را تغییر داده است تا هزینه سوخت هیدروژن خالص را با سوخت های فسیلی با کاهش گرما و مقاومت تولید شده از طریق جداسازی هیدروژن رقابتی کند.
جری سویگرز، مدیر ارشد فناوری هیساتا و استاد دانشگاه، گفت: «کاری که ما به‌طور متفاوت انجام دادیم این بود که کاملاً از نو شروع کنیم و در مورد آن از سطح بسیار بالایی فکر کنیم. از وولونگونگ، نیو ساوت ولز، به گاردین گفت: بقیه به دنبال بهبود مواد یا طراحی موجود بودند.»
در یک مقاله علمی که در Nature منتشر شده است و پتانسیل الکترولایزر جدید خود را نشان می دهد، ابتدا مشکل الکترولایزرهای قدیمی را بیان می کنند – یعنی حتی الکترولایزرهای آب پیشرفته معمولاً برای تولید 1 کیلوگرم به 53 کیلووات ساعت برق نیاز دارند.
یک الکترولیز از یک آند و یک کاتد تشکیل شده است که توسط یک غشای اسفنج مانند از هم جدا شده اند. H2O به آند فرستاده می شود، جایی که الکترون های آن جدا شده و به الکتریسیته تبدیل می شوند و به هر چیزی که به آن متصل است انرژی می دهند. سپس پروتون های با بار مثبت آن از طریق غشاء وارد کاتد می شوند، جایی که اکسیژن به داخل کشیده می شود. در آنجا، پروتون‌ها که پس از برداشت الکتریسیته با الکترون‌هایشان هم بست می‌شوند، با اکسیژن ترکیب می‌شوند و آب و گرما را تشکیل می‌دهند.
جایی که Hysata از سنت دیرینه جدا می‌شود این است که در شکل دایره‌ای الکترولایزر خود، غشای آبدوست فقط کمی در یک مخزن الکترولیت در همان جایی که آب وارد می‌شود، قرار می‌گیرد. غشاء به طور مداوم آب و الکترولیت را در مقادیر ثابتی به سمت بالا می کشد که اجازه می دهد الکترولیز بدون تشکیل حباب های گاز هیدروژن معمولی الکترولایزرها انجام شود که آند و کاتد را به طور کامل در مخزن هیدروژن قرار می دهد.
این حباب‌های گاز دسترسی فیزیکی به کاتالیزور روی آند و کاتد را مسدود می‌کنند و بازده را کاهش می‌دهند. حذف مشکل حباب گاز منجر به راندمان Hysata 95٪ یا 41.5 کیلووات ساعت در هر کیلوگرم هیدروژن می شود.
آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر برای سال 2050 هدف خود را برای ابداع روش‌های جدید الکترولیز تعیین کرده است که کیلووات ساعت مورد نیاز به ازای هر کیلوگرم تولید شده را به 42 کاهش می‌دهد. Hysata اکنون تنها موردی است که به آن دست یافته است، و اگر یک بخش حمل‌ونقل در مسافت‌های طولانی نیاز داشته باشد 1 میلیون تن هیدروژن در سال، تولید آن با فناوری هیساتا 3 میلیارد دلار صرفه جویی می کند.
