Jakie elektrolizery stosuje się do produkcji wodoru?
Redakcja GLOBEnergia
Proces produkcji zielonego wodoru odbywa się za pomocą urządzenia zwanego elektrolizerem, w którym dzięki użyciu prądu, cząsteczka wody jest rozdzielana na osobne cząstki wodoru i tlenu. Wraz z dynamicznym rozwojem całego rynku wodoru, rozwija się również technologia samych elektrolizerów. Powstało wiele typów urządzeń, natomiast razem z ekspertem Studium Wodoru – Piotrem Rudyszynem – przybliżymy temat trzech, najczęściej stosowanych.
Elektrolizer z membraną
Pierwszym z nich jest elektrolizer z membraną, tak zwany PEM (Proton Exchange Membrane), charakteryzujący się niskimi temperaturami pracy rzędu 70-90°C. O jego budowie opowiada nasz ekspert:
- Mamy pojemnik, do którego mamy wprowadzone dwie elektrody, elektrodę plusową i elektrodę minusową, oddzielone są od siebie membraną, która wykonana jest z tworzywa sztucznego lub metalu szlachetnego. Podając napięcie, na jednej stronie wytwarza się wodór, a na drugiej stronie wytwarza się tlen - tłumaczy nasz ekspert Piotr Rudyszyn.
Zaletą tego typu elektrolizera, jest możliwość pracy na wysokich wartościach natężenia prądu, co dobrze zgrywa się z dynamicznymi źródłami energii, jakimi są farmy fotowoltaiczne, czy wiatrowe. Ponadto, elektrolizer PEM jest wydajny energetycznie, co oznacza, że w porównaniu do innych urządzeń tego typu, potrzebuje relatywnie niewiele energii, do produkcji wodoru.
W elektrolizerze PEM, wykorzystuje się czystą wodę, wysokiej jakości, co przekłada się na późniejszą jakość wyprodukowanego wodoru.
Problematyczna może być membrana, która ma ściśle określoną żywotność, przez co bardzo ważne jest, aby dbać o jej efektywne wykorzystanie, czyli jak najczęstsze wykorzystywanie jej pracy z mocą nominalną.
Elektrolizer AEL
Elektrolizer typu AEL to elektrolizer alkaliczny. Budowa tego elektrolizera przypomina omawiany wcześniej. Zasada jego działania również skupia się na zastosowaniu katody i anody, jednakże nie wykorzystuje on membrany, a porowaty separator nasycony elektrolitem. Jako elektrolit, najczęściej stosuje się wodorotlenek potasu lub sodu.
Temperatura jest wyższa niż w elektrolizerze z membraną, między 100-150°C, co daje większe pole do wykorzystania ciepła odpadowego.
Technologia wykorzystywana w tego typu elektrolizerze jest relatywnie tania, ze względu na jej żywotność oraz dojrzała. Powiązane jest to jednak z gorszą jakością produkowanego paliwa. W dodatku ten typ elektrolizera nie wykazuje się dużą elastycznością, jeśli chodzi o zmienną charakterystykę pracy źródła energii, co może być problemem w implementacji OZE.
Elektrolizer SOEC
Jest to elektrolizer wysokotemperaturowy, ponownie o zbliżonej budowie, jednak czynnikiem roboczym jest tutaj para wodna. Temperatury rzędu 750-950°C, pozytywnie wpływają na wysoką sprawność urządzenia, ale też na zwiększone ilości ciepła odpadowego powstałe po procesie. Takie ciepło odpadowe może być wykorzystane na wiele sposobów:
-To ciepło może być ciepłem, które świetnie się nadaje do procesów chemicznych, do tego, żeby było ciepłem użytkowym. Ciepłem, które jest potrzebne na przykład do ogrzewania (...), ale też w przemyśle chemicznym. - wymienia ekspert Studium Wodoru.
Ten typ elektrolizera jest często wykorzystywany w dużych instalacjach przemysłowych, w związku z niskimi kosztami początkowymi i łączony z instalacjami produkującymi ekologiczne paliwa.
Wybór odpowiedniego elektrolizera powinien być zależny od pomysłu na późniejsze wykorzystanie wyprodukowanego wodoru.
Więcej na temat elektrolizerów i nie tylko, w programie “Czy to czas na wodór” na kanale Youtube GLOBENERGIA.
Źródła: www.e-magazyny.pl; Czy to czas na wodór:
