Chất xúc tác dựa trên ruthenium mới làm giảm sự phụ thuộc vào iridium cho quá trình điện phân PEM
Heraeus Precious Metals, phối hợp với Sibanye-Stillwater, đã công bố giải pháp mới nhất của mình: chất xúc tác dựa trên ruthenium cho quá trình điện phân PEM. Bước đột phá này cải thiện đáng kể tính bền vững của quá trình sản xuất hydro bằng cách giảm đáng kể chi phí nguyên liệu và sự phụ thuộc vào iridium.
Hiện tại, cần khoảng 400 kg iridium để tạo ra một GW công suất điện phân. Việc giảm xuống dưới 100 kg/GW là cần thiết để tránh tắc nghẽn nguồn cung. Cải tiến mới nhất của Heraeus hợp tác với Sibanye-Stillwater có thể giúp tiết kiệm 85% lượng iridium so với chất xúc tác oxit iridium, giảm bớt những lo ngại về nguồn cung tiềm năng. Sản lượng sơ cấp của ruthenium gấp 3,5 lần so với iridium.
Cùng với iridium, ruthenium cũng xúc tác cho Phản ứng tiến hóa oxy (OER), đây là giai đoạn quan trọng trong quá trình điện phân PEM. Ruthenium có hoạt tính xúc tác vượt trội so với iridium nhưng thiếu tính ổn định trong các điều kiện đầy thách thức của lò điện phân PEM. Khái niệm Heraeus giải quyết vấn đề này bằng cách kết hợp cả ruthenium và iridium oxit theo một cách mới, tăng cường độ ổn định trong khi vẫn duy trì hoạt tính xúc tác tăng lên do ruthenium mang lại.
Lớp vật liệu oxit ruthenium-iridium này mang lại khả năng tăng cường hoạt động chưa từng có. Chất xúc tác có thể đạt được hoạt tính khối lượng cao hơn tới 50 lần so với oxit iridium và không giống như oxit ruthenium, nó vẫn ổn định trong điều kiện vận hành. Các thử nghiệm phân hủy cấp tốc đã xác nhận tính ổn định của nó sau 30.000 chu kỳ, cho thấy mức giảm hoạt tính thấp hơn đáng kể so với oxit ruthenium và ngang bằng với oxit iridium. Những phát hiện này đã được xác minh bởi Mattiq, một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Chicago, Hoa Kỳ, công ty đã kết hợp kiến thức chuyên môn trong ngành về hóa học và khoa học vật liệu, đồng thời thực hiện các thí nghiệm sàng lọc thông lượng cao cho dự án phát triển.
Bằng cách đưa ruthenium vào, Heraeus không chỉ giúp giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn nguồn cung tiềm ẩn mà còn mang lại lợi ích thương mại đáng kể. Bằng cách thực hiện bước đột phá này, có thể giảm đáng kể 90% chi phí vốn cho chi phí nguyên vật liệu, đảm bảo việc sản xuất hydro trở nên khả thi và hiệu quả hơn về mặt kinh tế.
Tiến sĩ Philipp Walter, EVP Phát triển Kinh doanh Mới tại Heraeus Precious Metals, cho biết: “Việc giảm đáng kể chi phí vốn cần thiết cho mỗi GW được kích hoạt bởi chất xúc tác dựa trên ruthenium mới của chúng tôi không chỉ giải quyết vấn đề cung cấp iridium mà còn có ý nghĩa kinh tế. Chính những giải pháp như thế này sẽ giúp thúc đẩy việc mở rộng quy mô cần thiết của ngành công nghiệp hydro, đưa chúng ta đến gần hơn để đạt được các mục tiêu năng lượng xanh toàn cầu.”
Neal Froneman, Giám đốc điều hành của Sibanye-Stillwater, cho biết thêm: “Là nhà sản xuất iridium sơ cấp lớn nhất trên toàn cầu, chúng tôi tin chắc rằng nhu cầu bền vững đối với những kim loại này, cùng với nguồn cung, sẽ có lợi cho toàn bộ ngành. Những tiến bộ đáng khen ngợi mà Heraeus đạt được trong công việc của họ cho đến nay thật đáng khích lệ và chúng tôi đánh giá cao sự hợp tác của chúng tôi trong nỗ lực này”.
