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电解系统仍然是氢经济的支柱,并且被认为是制造大量绿色氢的关键方法之一。
在这一技术领域,世界各地的公司和组织都在竞相创造更高效、更有效的电解系统,以实现绿色氢的低成本生产,从而为清洁能源载体创造更丰富的市场。
在美国,各种政府计划正在帮助解决加强氢气生产的障碍,为了了解其中一个项目的更多信息,H2·维尤采访了R&D Chemours公司的首席工程师Andrew Park和NREL的高级研究员Bryan Pivovar博士。
Andrew Park告诉H2视点,Chemours继续支持主要通过质子交换膜技术创造更高效的电解系统。
“在20世纪中叶,一种叫做含氟聚合物的新型聚合物的出现给各种工业带来了许多令人兴奋的和必要的特性。在五六十年代发明的含氟聚合物中,有一种叫做Nafion的聚合物,它是一种质子交换聚合物,”Andrew Park独家告诉H2观点。
“我们称之为离聚物——一种离子交换聚合物。这是一种全新的含氟聚合物,通过它的发现,许多新型设备得以普及,如氢燃料电池和质子交换膜(PEM)水电解槽。
“Chemours现在继承了Nafion品牌离聚物等含氟聚合物的传统和制造工艺。Chemours向上游制造商提供聚合物和膜等增值产品,以制造用于这些电化学设备的组件。”
Bryan Pivovar博士透露了国家可再生能源实验室(NREL)如何继续探索氢技术,作为对美国脱碳社会做出贡献的一种手段。
“我在国家可再生能源实验室工作,所以我们是美国能源部国家实验室系统的一部分。我们是唯一的EERE实验室,这是能源部的能源效率和可再生能源部分,在这个结构中,我们有一个大的氢计划。
“我们一直在探索氢气如何融入不断发展的能源系统。能源部有一个新的愿景,叫做大规模氢能(H2 @比例尺)基本上是以氢作为未来经济、清洁和可持续能源系统的关键核心成分。
“在许多方面,氢气的特殊之处在于它可以利用可再生能源等物质,并将其转化为工业和交通应用,特别是在直接电能或电池难以满足的应用中。”
这两个组织目前都参与了能源部的一项计划,该计划旨在主要通过使用质子交换膜电解槽系统的创新材料来开发更高效的电解槽系统。皮沃瓦尔向H2解释了对该项目的看法,“有一个特定的项目,这是目前有些独特的,因为它侧重于改善电解的膜性能,这是一个没有做很多工作但越来越重要的领域。”
Park补充说,“这个项目处理的是一种通过水电解产生氢气的下一代愿景。水电解长期以来一直是一个利基市场——已经有了这项技术的演示,并且已经在商业设备中使用了一段时间。”
“现在,随着对绿色氢的大规模需求,需求的指数级增长离我们很近。服务于一些现有市场的膜技术尚未针对高效率进行优化,而高效率是使该技术能够快速扩大规模的必要条件。
“我们需要加快材料研究,开发出像薄膜这样的东西。虽然R&D的需求不仅限于膜,但它需要在很短的时间内进行大量优化。”
显然,电解制氢对生产绿色氢气具有积极影响。但是蓝氢也是如此。虽然业内许多人可能更喜欢直接使用绿色氢,但帕克和皮沃瓦尔都认为蓝色氢是启动氢能源转换的关键。
“虽然绿色氢可能是理想的最终目标,”皮沃瓦尔说,“灰色和蓝色氢根本不是敌人。它们是价值主张不断改进的重要过渡状态。有一个问题,有些人可能会期待一个100%绿色的2050年,并认为,我们能到达那里吗?
“然后是灰色、蓝色和绿色之间的转换,这三种颜色的某些方面会持续一段时间。对我来说最重要的是,大规模氢之所以被称为大规模氢,是因为最大的挑战之一是规模,大规模更经济。
“灰氢建立基础设施以允许更便宜的氢储存使用和运输的能力已经发生,并且可以通过蓝氢和最终的绿色氢得到进一步发展。”
Park补充道,“是的,我同意,Chemours也完全同意。我们迫不及待地想让价值链的各个环节到位,目前供应的氢气,无论是灰色还是转变为蓝色,然后在未来转变为绿色,这都有助于我们更快地扩大规模。这是件好事。任何能让我们实现绿色氢经济的东西都是伟大的。”