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電解系統(tǒng)仍然是氫經(jīng)濟(jì)的支柱，并且被認(rèn)為是制造大量綠色氫的關(guān)鍵方法之一。
在這一技術(shù)領(lǐng)域，世界各地的公司和組織都在競(jìng)相創(chuàng)造更高效、更有效的電解系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)綠色氫的低成本生產(chǎn)，從而為清潔能源載體創(chuàng)造更豐富的市場(chǎng)。
在美國(guó)，各種政府計(jì)劃正在幫助解決加強(qiáng)氫氣生產(chǎn)的障礙，為了了解其中一個(gè)項(xiàng)目的更多信息，H2·維尤采訪了R&D Chemours公司的首席工程師Andrew Park和NREL的高級(jí)研究員Bryan Pivovar博士。
Andrew Park告訴H2視點(diǎn)，Chemours繼續(xù)支持主要通過(guò)質(zhì)子交換膜技術(shù)創(chuàng)造更高效的電解系統(tǒng)。
“在20世紀(jì)中葉，一種叫做含氟聚合物的新型聚合物的出現(xiàn)給各種工業(yè)帶來(lái)了許多令人興奮的和必要的特性。在五六十年代發(fā)明的含氟聚合物中，有一種叫做Nafion的聚合物，它是一種質(zhì)子交換聚合物，”Andrew Park獨(dú)家告訴H2觀點(diǎn)。
“我們稱(chēng)之為離聚物——一種離子交換聚合物。這是一種全新的含氟聚合物，通過(guò)它的發(fā)現(xiàn)，許多新型設(shè)備得以普及，如氫燃料電池和質(zhì)子交換膜(PEM)水電解槽。
“Chemours現(xiàn)在繼承了Nafion品牌離聚物等含氟聚合物的傳統(tǒng)和制造工藝。Chemours向上游制造商提供聚合物和膜等增值產(chǎn)品，以制造用于這些電化學(xué)設(shè)備的組件。”
Bryan Pivovar博士透露了國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)如何繼續(xù)探索氫技術(shù)，作為對(duì)美國(guó)脫碳社會(huì)做出貢獻(xiàn)的一種手段。
“我在國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室工作，所以我們是美國(guó)能源部國(guó)家實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的一部分。我們是唯一的EERE實(shí)驗(yàn)室，這是能源部的能源效率和可再生能源部分，在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，我們有一個(gè)大的氫計(jì)劃。
“我們一直在探索氫氣如何融入不斷發(fā)展的能源系統(tǒng)。能源部有一個(gè)新的愿景，叫做大規(guī)模氫能(H2 @比例尺)基本上是以氫作為未來(lái)經(jīng)濟(jì)、清潔和可持續(xù)能源系統(tǒng)的關(guān)鍵核心成分。
“在許多方面，氫氣的特殊之處在于它可以利用可再生能源等物質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)化為工業(yè)和交通應(yīng)用，特別是在直接電能或電池難以滿(mǎn)足的應(yīng)用中。”
這兩個(gè)組織目前都參與了能源部的一項(xiàng)計(jì)劃，該計(jì)劃旨在主要通過(guò)使用質(zhì)子交換膜電解槽系統(tǒng)的創(chuàng)新材料來(lái)開(kāi)發(fā)更高效的電解槽系統(tǒng)。皮沃瓦爾向H2解釋了對(duì)該項(xiàng)目的看法，“有一個(gè)特定的項(xiàng)目，這是目前有些獨(dú)特的，因?yàn)樗鼈?cè)重于改善電解的膜性能，這是一個(gè)沒(méi)有做很多工作但越來(lái)越重要的領(lǐng)域?！?/span>
Park補(bǔ)充說(shuō)，“這個(gè)項(xiàng)目處理的是一種通過(guò)水電解產(chǎn)生氫氣的下一代愿景。水電解長(zhǎng)期以來(lái)一直是一個(gè)利基市場(chǎng)——已經(jīng)有了這項(xiàng)技術(shù)的演示，并且已經(jīng)在商業(yè)設(shè)備中使用了一段時(shí)間。”
“現(xiàn)在，隨著對(duì)綠色氫的大規(guī)模需求，需求的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)離我們很近。服務(wù)于一些現(xiàn)有市場(chǎng)的膜技術(shù)尚未針對(duì)高效率進(jìn)行優(yōu)化，而高效率是使該技術(shù)能夠快速擴(kuò)大規(guī)模的必要條件。
“我們需要加快材料研究，開(kāi)發(fā)出像薄膜這樣的東西。雖然R&D的需求不僅限于膜，但它需要在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量?jī)?yōu)化。”
顯然，電解制氫對(duì)生產(chǎn)綠色氫氣具有積極影響。但是藍(lán)氫也是如此。雖然業(yè)內(nèi)許多人可能更喜歡直接使用綠色氫，但帕克和皮沃瓦爾都認(rèn)為藍(lán)色氫是啟動(dòng)氫能源轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。
“雖然綠色氫可能是理想的最終目標(biāo)，”皮沃瓦爾說(shuō)，“灰色和藍(lán)色氫根本不是敵人。它們是價(jià)值主張不斷改進(jìn)的重要過(guò)渡狀態(tài)。有一個(gè)問(wèn)題，有些人可能會(huì)期待一個(gè)100%綠色的2050年，并認(rèn)為，我們能到達(dá)那里嗎？
“然后是灰色、藍(lán)色和綠色之間的轉(zhuǎn)換，這三種顏色的某些方面會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。對(duì)我來(lái)說(shuō)最重要的是，大規(guī)模氫之所以被稱(chēng)為大規(guī)模氫，是因?yàn)樽畲蟮奶魬?zhàn)之一是規(guī)模，大規(guī)模更經(jīng)濟(jì)。
“灰氫建立基礎(chǔ)設(shè)施以允許更便宜的氫儲(chǔ)存使用和運(yùn)輸?shù)哪芰σ呀?jīng)發(fā)生，并且可以通過(guò)藍(lán)氫和最終的綠色氫得到進(jìn)一步發(fā)展。”
Park補(bǔ)充道，“是的，我同意，Chemours也完全同意。我們迫不及待地想讓價(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)到位，目前供應(yīng)的氫氣，無(wú)論是灰色還是轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色，然后在未來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，這都有助于我們更快地?cái)U(kuò)大規(guī)模。這是件好事。任何能讓我們實(shí)現(xiàn)綠色氫經(jīng)濟(jì)的東西都是偉大的?！?/span>
