Pertukaran bahan memotong biaya perangkat hidrogen hijau | Riset

Pertukaran bahan memotong biaya perangkat hidrogen hijau |  Riset post thumbnail image

Info paus Keluaran SGP 2020 – 2021.

Para peneliti telah mengurangi biaya pembuatan elektroliser air membran pertukaran proton (PEMWE) dengan mengembangkan komponen berbasis baja tahan karat untuk menggantikan komponen titanium. PEMWE dapat digunakan untuk produksi hidrogen hijau tetapi biaya komponen titanium telah membatasi kelayakan komersialnya – masalah yang dapat diatasi oleh penelitian ini.

Hidrogen hijau diproduksi oleh elektroliser yang menggunakan energi terbarukan berlebih. Ini adalah alternatif yang menjanjikan untuk bahan bakar fosil dan teknologi terbarukan yang bergantung pada kondisi cuaca dan lokasi geografis tertentu. Metode elektrolisis yang paling umum digunakan untuk menghasilkan hidrogen adalah elektrolisis air alkali (AWE) dan PEMWE. Sementara PEMWE berpotensi menghasilkan lebih dari 12 kali lebih banyak hidrogen daripada AWE, ia memiliki biaya modal yang lebih tinggi karena komponen sel titaniumnya, yaitu lapisan transpor berpori dan pelat bipolar. Titanium digunakan karena dapat menahan kondisi elektrolisis korosif dan menghindari keracunan membran berlapis katalis perangkat.

Skema PTL ss-mesh dengan lapisan Nb/Ti semprotan plasma pada antarmuka dengan lapisan katalis anoda

Aldo Gago, dari German Aerospace Centre, dan rekan sebelumnya telah menunjukkan bahwa baja tahan karat dapat berfungsi sebagai bahan dasar pelat bipolar dengan menggunakan pelapis untuk melindunginya dari korosi. Dan peneliti lain telah bereksperimen dengan lapisan transpor berpori yang terbuat dari baja tahan karat yang dilapisi dan tidak dilapisi. Lapisan transport berpori dan pelat bipolar mewakili antara 60-70% dari biaya tumpukan PEMWE sehingga peluang untuk penghematan biaya signifikan. ‘Tidak hanya harga baja tahan karat yang lebih rendah, pembuatan struktur yang canggih dan kompleks dalam titanium sangat mahal karena alat yang diperlukan,’ jelas Gago.

Membangun pekerjaan mereka sebelumnya, tim kini telah mengembangkan sel PEMWE yang berfungsi dengan komponen baja tahan karat. ‘Ada dua tantangan utama: melindungi baja tahan karat terhadap korosi di lingkungan yang agresif, dan menggunakan struktur berpori baja tahan karat termurah dan memodifikasinya untuk mencapai kinerja yang setara dengan elektroliser komersial,’ jelas Gago.

Mereka menggunakan penyemprotan plasma vakum untuk melapisi lapisan transpor berpori stainless steel tipe mesh empat lapis dengan niobium dan titanium. Dengan menggunakan lapisan transport berpori berlapis ini bersama pelat bipolar baja tahan karat berlapis titanium di sisi anoda, dan versi tanpa lapisan di sisi katoda, mereka menguji daya tahan sel menggunakan uji tegangan yang dipercepat.

Lapisan tidak hanya melindungi terhadap korosi dan keracunan katalis, tetapi juga mengurangi hambatan listrik. Ini berarti peningkatan efisiensi sebesar 12% dan kinerja yang sebanding dengan elektroliser komersial. Meskipun ini penting dalam mengurangi biaya produksi hidrogen, Gago menunjukkan masih ada tantangan di depan. ‘Masih banyak yang harus dilakukan untuk mengurangi biaya elektroliser, listrik, air dan banyak faktor lain yang berkontribusi pada tingginya biaya hidrogen hijau. Namun, penggunaan baja tahan karat di PEMWE seharusnya berdampak positif pada biaya, terutama pada skala besar.’

‘Saya pikir lapisan transportasi berpori akan menjadi tantangan yang cukup besar untuk dilakukan secara komersial,’ komentar Katherine Ayers, wakil presiden R&D untuk Nel Hydrogen US. ‘Itulah tantangan dan peluangnya – hampir semua komponen memiliki ruang untuk pengurangan biaya tetapi Anda harus melakukan semuanya untuk mencapai target biaya.’

Related Post