Zašto su troškovi katalizatora ključni u proizvodnji zelenog vodika

Cijena proizvodnje zelenog vodika još uvijek iznosi oko 3,8 do 11,9 dolara po kilogramu, što je daleko više od onoga što plaćamo za alternative fosilnim gorivima kao što je reformiranje parnog metana, koje se kreće od 1,5 do 6,4 dolara po kilogramu. Zbog tog razlike u cijenama teško je proširiti poslovanje. U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2. ovog Pravilnika, prijelazna sredstva za proizvodnju električnih goriva u Uniji moraju biti u skladu s člankom 3. stavkom 1. Ako se pažljivije pogledaju ti troškovi otkriva se nešto zanimljivo: većina novca ide na katalizatore. Metali platinske skupine poput iridija i platine čine gotovo polovicu troškova PEM-a. Samo za PEM anode potrebno nam je oko 1 do 2 miligrama po kvadratnom centimetru iridija, tako rijetkog i skupog metala da cijene često prelaze 7.400 dolara po kilogramu. Problem se pogoršava jer globalna opskrba ne može pratiti korak s očekivanim rastom potražnje. Ova ovisnost o oskudnim materijalima stvara rizike za kontrolu troškova i stabilne lance opskrbe. Smanjenje cilja industrije od 150 dolara po kW za elektrolizatore, dok se cilja na 1 dolar po kg vodika, zahtijeva znatno smanjenje troškova katalizatora i količine upotrebe. Elektrolizatori s alkalnom razmjenom membrane (AEM) možda pružaju jednostavno rješenje potrebno za postizanje tih ciljeva u velikoj mjeri.

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, proizvođač može upotrebljavati i proizvod za proizvodnju električne energije u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka.

Membrana koja vodi hidrokside omogućuje stabilan rad s niklnim i željeznim oksidima

Anionske membrane za razmjenu (AEM) rade provodeći ione hidroksida (OH-), stvarajući alkalno okruženje sasvim drugačije od kiselosti u PEM sustavima. Alkalna priroda zapravo pomaže stabilizirati one zemlje bogate ne-PGM katalizatore kao što su nikl i željezni oksidi na strani anode. To znači da dobivamo dobru aktivnost reakcije evolucije kisika (OER) bez da se ovi materijali razgrađuju previše brzo. Godinama je stabilnost bila veliki problem, zadržavajući katalizatore koji nisu PGM, ali stvari su se promijenile nedavno. Novi razvoj u kemiji membrana zajedno s boljim projektiranjem elektroda omogućava ovim sustavima da stabilno rade na gustoćama industrijske struje iznad 0,5 A po kvadratnom centimetru tisućama radnih sati. Ono što moderne AEM membrane čini tako vrijednim jest njihova sposobnost da spreče rastvaranje čestica katalizatora tijekom rada. Oni zadržavaju zahtjeve za ionsku provodljivost čak i kada se opterećenja mijenjaju, što uklanja potrebu za skupim plemenitim metalima samo za borbu protiv korozije. To na kraju dovodi do mnogo duže trajanja opreme.

U skladu s člankom 3. stavkom 1.

Razlike u opterećenju katalizatora naglašavaju strukturnu prednost AEM-a. PEM elektrolizori zauzimaju isključivo anode iridijevog oksida (IrO2) kako bi izdržavali korozivne kiselne uvjete. U suprotnosti s tim, AEM sustavi rade s:

• Katalisatori koji nisu proizvedeni od PGM-a "Sistem za upravljanje" ili "režija" za upravljanje "izračunom" ili "izračunom" ili "izračunom" ili "izračunom" ili "izračunom" ili "izračunom" ili "izračunom" ili "izračunom" ili "izračunom" ili "
• PGM premazi za tragove , obično < 0,1 mg/cm2, koristi se samo za marginalno poboljšanje performansi.

To predstavlja značajno smanjenje potrošnje iridija. Sljedeća tabela sažima ključne implikacije:

U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2.

Prednosti materijala, dizajna i razmjera koje smanjuju AEM katalizator CAPEX

Katalisatori koji se koriste u izobilju zemlje smanjuju ovisnost o sirovini i rizik od nestabilnosti

Elektrolizatori s alkalnim razmjenama membrana (AEM) zamijenjuju iridij, rijedak metal proizveden u svijetu u razmjeru od 7 do 10 tona godišnje, za nikl i željezo. Ove alternative su otprilike 10.000 puta više i zapravo se trguju na stabilnim tržištima velikog obima diljem svijeta. Tradicionalni protonski razmjenjivi membranski sustavi troše oko 40 do 60 posto svojih ulaganja na dragocjene grupe metala, ali tehnologija AEM preusmjerava te sredstva prema jeftinijim, pristupačnijim materijalima. Istraživanja objavljena u stručno recenziranim časopisima pokazuju da ne-PGM AEM anodi mogu doseći preko 95% aktivnosti reakcije razvitka kisika PEM-a čak i na industrijskim strujnim razinama, smanjujući troškove katalizatora za čak 90%. Pogledajte dinamiku tržišta čini ovu promjenu još uvjerljivijom. U skladu s člankom 3. stavkom 2. stavkom 3. točkom (a) Uredbe (EU) br. 600/2014 Komisija je odlučila o uvođenju mjera za smanjenje cijena iridija u skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EU) br.

Jednostavljeni dizajn ćelija smanjuje složenost proizvodnje i troškove integracije katalizatora

Sposobnost AEM tehnologije da radi s alkalnim okruženjem omogućuje da se pojednostavni cjelokupni dizajn ovih stanica. PEM-i trebaju sve vrste skupih dijelova uključujući titanijeve bipolarne ploče, posebne maske otporne na kiseline i komponente prekrivene plemenitim metalima samo da bi se odupirali koroziji. Ali AEM sustavi rade dobro koristeći obične dijelove od nehrđajućeg čelika i svakodnevne polimerne čipove umjesto toga. Kada je riječ o primjeni katalizatora, proizvođači imaju mogućnosti koje su i skalabilne i prihvatljive za proračun. Tehnike poput spreja ili odlagavanja od valjaka do valjaka dobro rade ovdje, što znači da tvrtke ne moraju ulagati u skupu opremu za vakuumsko prskanje ili složene toplinske procese potrebne za one super tanke slojeve iridija koji se koriste u PEM tehnologiji. Sve ove poboljšanja dizajna smanjuju troškove u tri glavna područja:

• U skladu s člankom 3. stavkom 1.
• Infrastruktura za pretprerađivanje ultračiste vode,
• Logistika za oporavak i recikliranje plemenitih metala.

Analiza industrije potvrđuje da ove promjene smanjuju troškove integracije katalizatora za 35-50%, ubrzavajući vrijeme proizvodnje i poboljšavajući dosljednost prinosa.

Uticaj na ekonomiju zelenog vodika: Smanjenje LCOH-a kroz učinkovitost AEM katalizatora

Tehnologija AEM elektrolizora značajno smanjuje izjednačene troškove proizvodnje vodika jer cilja na jedno od najvećih područja troškova u sustavima elektrolizora: katalisatorne materijale. Umjesto da koriste skup iridij, ovi sustavi koriste spojeve na bazi nikla i željeza koji koštaju oko 80 do 90 posto manje. Što je više, oni zahtijevaju gotovo nikakvo katalisator opterećenje uopće. Ovaj pristup smanjuje troškove materijala bez žrtvovanja performansi, koje ostaju prilično impresivne s 70 do 75 posto učinkovitosti pri radu na 1 ampera po kvadratnom centimetru. Budući da troškovi katalizatora obično čine između 25 i 40 posto ukupnih troškova elektrolizatora, samo to smanjenje ulaganja dovodi do značajnog smanjenja ulaganja. Koristi se množe kad razmotrimo i druge čimbenike. Jednostavljeni dizajn hardvera, lakši proizvodni procesi i pouzdan rad čak i kada se radi o promjenljivim ulazima obnovljive energije sve doprinose boljoj ekonomiji. U velikom obimu, AEM sustavi potencijalno bi mogli smanjiti cijenu vodonika ispod 2 dolara po kilogramu, dostižući taj čarobni broj potreban za učinkovitu konkurenciju u industrijama u kojima je dekarbonizacija posebno izazovna, kao što su proizvodnja zelenog čelika i sektor teškog prije Kako proizvođači povećavaju proizvodne količine, ekonomije razmjera se pojavljuju kroz učiteljske efekte krive, čime se učvršćuje položaj AEM-a kao ključnog igrača u stvaranju zelenog vodika pristupačnog i izvedivog na svjetskim tržištima.

Česta pitanja

Zašto su troškovi katalizatora ključni za proizvodnju zelenog vodika?

Cijena katalizatora je glavni čimbenik jer su korišteni materijali, kao što su iridij i platina, skupi i znatno povećavaju kapitalne troškove elektrolizatora poput PEM sustava.

Kako AEM elektrolizori smanjuju te troškove?

AEM elektrolizori koriste materijale iz zemlje poput nikla i željeza koji su mnogo jeftiniji, čime se značajno smanjuju troškovi katalizatora.

Koja je učinkovitost AEM sustava u usporedbi s PEM sustavima?

Općenito, AEM sustavi postižu učinkovitost između 70 i 75 posto, a istovremeno imaju koristi od smanjenih troškova i poboljšane stabilnosti u usporedbi s PEM sustavima.

Može li se proizvoditi zeleni vodonik po konkurentnim cijenama?

Da, s napredkom u tehnologiji AEM-a, cijene zelenog vodika mogle bi se smanjiti na manje od 2 dolara po kilogramu, što bi ga učinilo konkurentnim u odnosu na fosilna goriva.