TNO - Sự phát triển đột phá về chất điện phân: Ít hơn 200 lần Iridium cần thiết
TNO - Sự phát triển đột phá về chất điện phân: cần ít iridi hơn 200 lần.
Được sản xuất thông qua quá trình điện phân sử dụng điện từ mặt trời và gió, hydro xanh có một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng. Iridi là một vật liệu khan hiếm hiện nay rất cần thiết cho các máy điện phân làm việc với công nghệ Màng trao đổi Proton (PEM) thường được sử dụng.
Các nhà nghiên cứu tại TNO là những người đầu tiên phát triển một phương pháp yêu cầu ít iridi hơn 200 lần, nơi có thể đạt được hiệu suất từ 25% - 46% của thế hệ máy điện phân hiện nay. Một đơn xin cấp bằng sáng chế đã được thực hiện cho phương pháp này.
Lennart van der Burg, chuyên gia TNO, cho biết:
Sự tăng trưởng dự kiến của hydro xanh từ 300 megawatt vào năm 2020 lên hàng chục gigawatt vào năm 2030 có một mặt trái.
“Nó ngụ ý nhu cầu về iridium khan hiếm ngày càng tăng đối với các chất điện phân sẽ cần được chế tạo.”
Nghiên cứu trước đó của TNO tiết lộ rằng việc mở rộng quy mô điện phân có thể bị cản trở bởi sự sẵn có cực kỳ hạn chế của các nguồn tài nguyên khan hiếm, đặc biệt là iridi và bạch kim. Trong thời gian mười năm, nhu cầu về iridium sẽ vượt quá mức sẵn có của nó. Hơn nữa, chúng tôi dựa vào một nhóm nhỏ các quốc gia để giao hàng, với tất cả những rủi ro tiềm ẩn. '
Đột phá công nghệ
Van der Burg cho biết việc chúng tôi giảm lượng iridium cần thiết xuống 200, trong khi đã đạt được trung bình một phần ba hiệu suất của các máy điện phân hiện nay, là một bước đột phá về công nghệ, '' Van der Burg nói. Các nhà nghiên cứu TNO của Phòng thí nghiệm Faraday ở Petten, chuyên về điện phân, đã hợp tác với các đồng nghiệp từ Trung tâm Holst ở Eindhoven.
TNO trước đây đã phát triển công nghệ lắng đọng lớp nguyên tử không gian (sALD) tại đây, một phương pháp áp dụng các lớp vật liệu chức năng cực mỏng lên các diện tích bề mặt lớn. Công nghệ này nhằm khai sinh thế hệ màn hình tivi, máy tính bảng và điện thoại thông minh tiếp theo. Nhóm nghiên cứu hiện cũng đã áp dụng công nghệ này cho máy điện phân.
“Thực tế là chúng tôi đang giảm iridium cần thiết xuống hệ số 200, trong khi đã đạt được trung bình một phần ba hiệu suất của các máy điện giải hiện nay, là một bước đột phá công nghệ”, Lennart van der Burg, nhà phát triển chương trình và kinh doanh TNO
Độ ổn định được chứng minh
TNO đã dành hai năm qua để thử nghiệm công nghệ sALD. Các nhà nghiên cứu đã áp dụng một lớp iridi siêu mỏng làm vật liệu xúc tác trên lớp vận chuyển xốp của titan, thay vì trên màng, như thông lệ hiện nay.
Hoạt động và tính ổn định của phương pháp mới đã được chứng minh sau các thử nghiệm khác nhau trong phòng thí nghiệm. Ít hoặc không có sự suy thoái xảy ra sau khi thử nghiệm căng thẳng ban đầu. Hơn hết, màng của máy điện phân vẫn không chứa iridi, giúp tái chế và tái sử dụng dễ dàng hơn.
Mở rộng quy mô cần thiết
Cùng với một nhóm các đối tác công nghiệp hàng đầu và trong chương trình Voltachem, TNO đang làm việc để chuyển công nghệ đầy hứa hẹn này từ phòng thí nghiệm sang thực tế. Đối với điều này, phương pháp cần được mở rộng lên quy mô thí điểm để chứng minh chức năng của nó trong các điều kiện thực tế.
Van der Burg cảnh báo: “Chúng tôi vẫn chưa đến đó. “Chúng tôi đã chứng minh rằng công nghệ hoạt động trong phòng thí nghiệm, nhưng chúng tôi cần tiếp tục phát triển nó để cải thiện tuổi thọ, hiệu quả và năng lực của chúng tôi để sản xuất nó trên quy mô lớn. Trước đây, TNO và một số viện tri thức châu Âu khác đã yêu cầu đặt ra các yêu cầu về việc sử dụng các vật liệu khan hiếm khi thực hiện các dự án thử nghiệm lớn. ”
“Có thể áp dụng công nghệ này trên quy mô lớn vào năm 2030. Trong năm nay, mục tiêu của châu Âu về công suất lắp đặt điện phân được đặt ở mức 40 GW, hy vọng sẽ sử dụng một lượng nhỏ hơn nhiều nguyên liệu khan hiếm.”
