95%!新型氢气电解装置生产效率破纪录 成本亦大幅下降

科技 (52) 5个月前

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,一公斤氢能提供39.4千瓦时的能量,但通过目前的商业电解槽制造氢通常需要52.5千瓦时的能量。

澳大利亚公司Hyst表示,其新型“毛细管供电电解槽”能将能源成本降至41.5千瓦时,打破了能效纪录,同时安装和运行成本也更低。该公司承诺,在短短几年内,每公斤绿色氢气的价格就能达到1.5美元左右。

在我们期待迈向清洁能源的未来时,效率很显然是对氢能源的一大打击。氢气的单位重量或体积可储存的能量远多于电池,而且它支持快速加注。但是,当电池是一种高效的储存和释放能量的方式时,氢气似乎在每个步骤中都在浪费能量:电解、储存和运输、通过燃料电池转换为电力......它甚至还会慢慢地从金属罐中泄漏出来。

如果Hyst的新电解器技术能做到它所描述的那样,电解阶段的效率将有一个巨大的飞跃,更好地利用宝贵的清洁能源。通过从给定的能源供应中产生更多的氢气,同时减少运营中的资本性指出和运营成本,这种设备还可以推动绿色氢气的价格下降,也许会达到与“灰氢”甚至化石燃料竞争的程度。

那么它是如何工作的呢?首先需要了解目前生产氢气的主要瓶颈:由于电解液中的气泡是不导电的,它们可以粘在电极上,使电极不能接触到需要接触的液体,这降低了转换效率。

Hyst解释称,早期电解器的两个电极都淹没在电解液中,这样就会在它们周围形成气泡。在70年代,零间隙电解使阳极和阴极直接与分离膜接触,通过只允许气泡在每个电极的一侧形成而提高了效率。而最近,聚合物电解质膜技术允许阴极一侧在没有电解质的情况下运行,通过生产氢气而不通过液体冒泡,再次提高了效率。

而Hyst的“毛细管供料电解槽”继续推进了这项技术的发展。电解池底部的储液器使电解液不与阳极和阴极接触,直到它通过一个多孔、亲水的电极间分离器利用毛细作用被吸上来。因此,电解液与电极直接接触,且只在一侧直接产生氢气和氧气,中间没有任何气泡的阻碍。

由于没有水被吸引到释放气体的电极一侧,阻力进一步减少,因此两者不会互相妨碍,而且当水从分离器中被电解出来时,毛细作用会吸取更多的水来替代它。这项研究成果已于近期发表在了《自然通讯》杂志上。

Hyst团队声称,其毛细作用电解槽的效率已被证明达到了破纪录的98%,比“最先进的商用电解器”要好得多,后者最高只能达到83%的效率。

该公司还表示,这项技术也减少了电池之外的额外费用。不需要液体循环、气液分离器罐、管道、泵和配件。这种设备可以是空气冷却的,也可以是辐射自冷的,从而进一步降低了资本和运营成本,而且如果受重力限制的毛细作用的最大高度被证明是一个限制因素,那么,Hyst的技术还可以调整储液罐的位置,让电解质沿着分离器流下。

据称,所有这些因素都有助于减少电解池外的“工厂平衡”能源使用,当计算整体系统效率时,这种技术与其他技术之间的差距更大。

公司首席技术官Gerry Swiegers在一份新闻稿中说:“Hyst的整个电解槽系统被设计成易于制造、扩展和安装,提供95%的整体系统效率,相当于41.5千瓦时/公斤,而现有电解槽技术的效率为75%或更低。对于氢气生产商来说,这将大大降低资本成本。”

Swiegers还称这种设备为“一种全新的电解槽类型,与从内燃机到电动发动机的转变一样具有里程碑意义。”该公司计划将这项技术商业化,到2025年达到“十亿瓦规模的氢生产能力”,他们认为到那时每公斤氢的价格应该可以达到1.5美元。

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