Electroliza decuplată a apei, o nouă etapă în producția industrială de hidrogen verde

O recenzie publicată în Nature Reviews Clean Technology propune, în premieră, electroliza decuplată a apei pentru producerea hidrogenului verde la scară industrială.

Această tehnologie inovatoare ar putea revoluționa tranziția energetică globală, oferind o alternativă curată și eficientă la metodele tradiționale bazate pe combustibili fosili.

Electroliza decuplată a apei – cheia către viitorul energiei curate

Foto: Nature Reviews Clean Technology

Carburanții rămân scumpi: calculele ascunse care blochează reducerea accizelor

11:24

JCR: perspectiva României a fost revizuită de la „negativă”, la „stabilă”

10:30

Hidrogenul este o materie primă esențială în industria chimică, dar în prezent este produs în mare parte din combustibili fosili, proces care generează emisii semnificative de CO₂.

În schimb, electroliza apei alimentată cu energie regenerabilă produce doar oxigen, nu dioxid de carbon, oferind astfel o alternativă curată. Producerea hidrogenului verde la scară industrială este considerată unul dintre principalele obiective în procesul de tranziție energetică, deoarece ar putea reduce dependența globală de combustibili fosili, relatează Techxplore.

Electroliza convențională utilizează două electrozi separați de o membrană pentru a descompune apa în hidrogen și oxigen. Această metodă este costisitoare, poate suferi pierderi interne de hidrogen și nu este compatibilă cu sursele de energie intermitente, cum sunt energia solară și eoliană.

De partea cealaltă, electroliza decuplată (DWE, Decoupled Water Electrolysis) rezolvă aceste probleme prin separarea în timp sau spațiu a producției de hidrogen și de oxigen, eliminând nevoia de membrane. În locul acestora, DWE folosește materiale redox care pot absorbi și elibera ioni, din care se obțin oxigenul și hidrogenul.

Potențialul uriaș al DWE

Articolul din Nature Reviews Clean Technology face o trecere în revistă a diferitelor metode DWE și, în premieră, propune strategii fezabile de extindere la scară industrială. Printre autorii lucrării se numără experți de renume din întreaga lume.

Spre exemplu, Profesorul Mark Symes și echipa sa au fost primii care au demonstrat în 2013 conceptul de electroliză decuplată folosind mediatori redox în fază lichidă. Doi ani mai târziu, profesorul Rothschild și colegii săi de la Technion au dezvoltat o nouă tehnologie bazată pe electrozi redox din nichel, dezvoltare ce a condus la înființarea companiei H2Pro în 2019.

Pe de altă parte, profesorul jens Oluf Jensen și dr. Tom Smolinka, experți în tehnologii moderne de electroliză, au oferit perspective esențiale privind provocările legate de scalarea comercială, comparând metodele convenționale cu conceptele disruptive ale electrolizei fără membrană. Scalarea tehnologiilor DWE este o provocare semnificativă.

Experimentele actuale la scară de laborator generează mai puțin de un gram de hidrogen pe zi, în timp ce sistemele industriale trebuie să producă aproximativ o tonă zilnic, de un milion de ori mai mult. Pentru a satisface cererea globală actuală de hidrogen, ar fi nevoie de aproximativ un milion de electrolizoare la scară completă. Electrolizoarele industriale convenționale necesită alimentare electrică stabilă și nu pot face față eficient fluctuațiilor mari ale energiei solare sau eoliene.

Aici intervine avantajul esențial al electrolizei decuplate. Capacitatea sa de stocare a energiei prin intermediul materialelor redox funcționează practic ca un electrolizor cu baterie integrată. Acest lucru îi permite să absoarbă fluctuațiile energetice și o face perfect compatibilă cu sursele regenerabile, oferind o cale eficientă și rentabilă pentru producerea de hidrogen verde.

Impact economic și energetic global

Impactul economic al extinderii producției de hidrogen verde este uriaș. Piața globală a hidrogenului este evaluată în prezent la aproximativ 250 de miliarde de dolari anual. Odată disponibil la scară industrială, se estimează că piața hidrogenului verde ar putea ajunge la 550 de miliarde de dolari în următorii zece ani.

„Hidrogenul verde este estimat să reprezinte 10% din viitorul pieței globale de energie. Când va putea fi produs la scară mare și vândut la prețuri competitive, va înlocui o mare parte din energia utilizată în industrie, transportul greu și alte sectoare. Electrolizoarele convenționale trebuie să evolueze pentru a se adapta acestei piețe. Așa cum a spus Darwin, nu supraviețuiește cea mai puternică specie, ci cea care se adaptează cel mai bine. Cred că DWE este acea specie”, a declarat profesorul Rothschild.

Profesorul Symes subliniază și contextul temporal:

„Electroliza decuplată are doar 12 ani. Tehnologiile convenționale, precum celulele alcaline sau PEM, au avut zeci, chiar sute de ani de dezvoltare. Acest lucru oferă perspectivă asupra ritmului în care noile sisteme decuplate încep să câștige teren. Pe traiectoria actuală, cred că în următorul deceniu, sistemele de electroliză decuplată vor deveni concurenți serioși ai tehnologiilor convenționale, mai ales în convertirea energiei regenerabile în hidrogen verde.