Ученые совершили рывок в локализации электролиза воды с анионообменной мембраной

Исследовательская группа под руководством доктора Сунг Мук Чоя из Корейского института материаловедения, финансируемого правительством, разработала одноэтапный процесс изготовления электродов для электролиза воды.

Этот процесс позволяет получать электроды непосредственно из сырья и довести их до уровня массового производства. Команда успешно применила этот процесс в промышленном масштабе.

Технология использует одностадийный процесс горячего прессования, который превращает гидроксид кобальта в катализатор оксида кобальта. При этом формируется высокооднородный слой катализатора.

Этот метод проще традиционного на 60% и позволяет создать равномерное покрытие. Подтверждено, что эффективность производства водорода и долговечность катализатора при непрерывной работе значительно повысились.

Исследовательская группа разработала новый катализатор для электродов. Он состоит из однородных оксидных частиц размером 10 нанометров.

Учёные тщательно контролировали условия суспензии гидроксида кобальта, температуру и давление в процессе горячего прессования. Полученный электрод использовали для изготовления мембранного электродного узла, который включает анионообменную мембрану и катализатор выделения водорода.

Стабильность и эффективность нового электрода подтвердились в коммерческой ячейке электролиза воды. Команда показала, что с помощью этого электрода можно получить стабильный электролиз воды с высокой эффективностью производства водорода (около 80%) и низким уровнем деградации (2 милливольта на киловатт-час в течение 1 000 часов непрерывной работы).

К 2030 году производство зелёного водорода с помощью электролиза воды достигнет 11 миллионов тонн, а мощность — 69 гигаватт.

В Корее разрабатывают технологию для коммерческого использования системы электролиза воды с анионообменной мембраной к 2030 году. Планируется, что к 2024 году система будет готова к демонстрации. Сейчас отечественные технологии электролиза с использованием анионообменных мембран составляют 70–80% от мировых стандартов. Поэтому необходимы значительные инвестиции и локализация базовой оригинальной технологии.

Разработка этой технологии позволит создать исходную технологию для серийного производства электродов. Это даст преимущество в смежных технологиях, позволит локализовать технологию электролиза воды и доминировать на зарубежных рынках.

Доктор Сунг Мук Чой, главный исследователь, заявил:

Разработав одноэтапный процесс изготовления электродов методом горячего прессования с высокой надежностью, мы решили одну из ключевых проблем, связанных с коммерциализацией электролиза воды с использованием анионообменных мембран.

Если применить эту технологию, то мы ожидаем, что станет возможным массовое производство электролиза воды с анионообменной мембраной, а это значительно снизит удельные затраты.

Результаты исследования опубликованы в издании Applied Energy.

15.07.2024