Opas vedyntuotantoa varten käytettävistä elektrolysaattoreista

Tulevaisuuden energiankantajana vedyllä on tärkeä rooli ilmaston lämpenemisen torjunnassa. Jotta saisit luotettavaa kaasuntuottoa, tarvitset vain oikeanlaisia vedyn tuotantotekniikoita. Tämä tarkoittaa ennen kaikkea elektrolyysattoria. Se on sen laitteen nimi, jolla vesi hajotetaan vedyksi ja hapeksi. 

Tämän jälkeen voit säilyttää tuotettua vetyä paineastioissa korkeassa paineessa. Tarpeen mukaan voidaan sitten polttokennoksi kutsutulla laitteella tuottaa puhdasta energiaa.

Ongelmana on, että vety on pienin tunnettu molekyyli, mikä tarkoittaa, että sen varastoiminen veisi liikaa tilaa. Siksi se on ensin paineistettava. 

”Vihreän vedyn tuotanto” hajottaa vesimolekyylit vedyn ja puhtaan hapen luomiseksi. Tämä edellyttää elektrolysaattoria, joka on yleensä kallein osa tällaista laitosta pääoma- ja käyttömenojen osalta.Sen osuus on noin 70 prosenttia tämäntyyppisten vedyn tuotantoteknologioiden kokonaiskustannuksista. 

Kaikki elektrolysaattorit eivät kuitenkaan ole samanlaisia. Itse asiassa on olemassa neljä pääteknologiaa. Jos haluat tuottaa omaa vetyä, sinun on ensin määritettävä, minkä tyyppinen elektrolysaattori on sinun toiminnoillesi paras ratkaisu. 

Kaikki riippuu sovelluksesta. Vetyä energiana voidaan käyttää monilla eri aloilla vetykäyttöisistä linja-autoista voimalaitoksiin. 
 

Tarkastellaan neljää eri elektrolysaattorirityyppiä ja niiden eroavaisuuksia: 

• Alkalielektrolysaattori: Nämä ovat vanhimpia teollisuuden elektrolysaattoreita ja ne ovat olleet käytössä vuosikausia. Tässä tapauksessa hydroksidi-ioneja kuljetetaan elektrolyytin (tässä tapauksessa emäksisen liuoksen) läpi katodista anodiin. Tämä tuottaa vetyä. 
• Polymeerielektrolyyttikalvo (PEM): Näissä elektrolysaattoreissa käytetään kiinteää polymeerielektrolyyttiä kuljettamaan protoneita anodista katodiin. Samalla elektrodit ovat sähköisesti eristettyjä. 
• Kiinteäoksidielektolysaattori: Nämä elektrolysaattorit käyttävät kiinteää keraamista materiaalia elektrolyyttinä ja tuottavat vetyä eri tavalla. Korkeita lämpötiloja hyödyntäen elektrolyytti johtaa negatiivisesti varautuneita happi-ioneja. 
• Anioninvaihtomembraani (AEM): Tämä uusi tekniikka toimii samoin kuin emäksinen elektrolyysi. PEM-elektrolyysin sijaan se ei kuitenkaan edellytä kalliiden jalometallien käyttöä. 

Jokaisella elektrolysaattorijärjestelmällä on omat etunsa ja haittansa.
 

• Emäksinen: Tämäntyyppinen elektrolysaattori ei vaadi harvinaisia metalleja. Se on paljon halvempi kuin PEM. Toisaalta se reagoi hitaasti muutoksiin ja vaatii noin 20 minuuttia käynnistymiseen. 
• PEM: Tästä on tullut erittäin suosittu tekniikka. Se on kalliimpaa kuin emäksiset elektrolysaattorit -- osittain siksi, että tarvitaan harvinaisia metalleja. Se kuitenkin reagoi nopesti muutoksiin ja käynnistyy heti. 
• Kiinteäoksidi: Tämä on tehokkain tekniikka ja lähellä teollistumista. Toistaiseksi se on kuitenkin myös hyvin kallista. On kuitenkin selvää, että sen kustannukset pienenevät ajan myötä, kun teknologiaa otetaan laajemmin käyttöön.  
• AEM: Tätä alkalisen ja PEM:n yhdistelmää ei ole vielä teollistettu. Se on joustava eikä vaadi harvinaisten metallien käyttöä. Kun tätä teknologiaa edelleenkehitetään, siitä voi tulla kestävä vaihtoehto PEM:ille

Kullakin näistä vedyn tuotantoteknologioista on oma optimialueensa. Se määrittää, mihin sovelluksiiin niitä voidaan käyttää optimaalisesti (alla olevissa kuvissa oletettu syöttöpaine on välillä 5-100 bar). 
 

• Emäksinen: Tässä syöttöpaine on suhteellisen alhainen, väliltä 0–16 bar ja joissain harvoissa tapauksissa hieman sitä korkeampi. Tämä vakiintunut tekniikka sopii erinomaisesti 10-20 MW:n sovelluksiin. 
• PEM: Tämän tekniikan normaali syöttöpaine on 30 bar, mutta se voi olla myös 10 baaria korkeampi tai matalampi. Nopea vasteaika tekee siitä erinomaisen valinnan pienemmille laitoksille. Vaikka se on kalliimpi, se soveltuu myös useampiin käyttötarkoituksiin (10-40 MW). 
• Kiinteäoksidi: Tämä tekniikka vaatii höyryä, joten se on erinomainen valinta kaikille prosessihöyryä tuottaville toiminnoille. Sisääntulon syöttöpaine on suunnilleen ilmakehän paine. Tämä tekniikka, joka on vielä melko uutta, soveltuu parhaiten 5-20 MW:n sovelluksiin.  
• AEM: Sovellusten osalta se on samankaltainen kuin PEM.Syöttöpaineon yleensä 30 baaria, mutta se voi olla 10 baaria matalampi tai korkeampi. Tämä tekniikka, jota vielä hiotaan, sopii erinomaisesti 10-40 MW:n sovelluksiin. 

Atlas Copco on kehittänyt useita omia tekniikoita täydentämään mitä tahansa elektrolysaattoritekniikkaa. Nämä sisältävät myös hybridiratkaisun, joka toimii erilaisten elektrolysaattoreiden ja sovellusten kanssa. 

Jos tämä kuulostaa sellaiselta joustavuudelta, josta olisi hyötyä sinulle – tai jos et ole varma, mikä tekniikka sopii sinulle parhaiten – ota nyt yhteyttä vedytuotannon asiantuntijoihimme. He työskentelevät kanssasi löytääkseen optimaalisen ratkaisun.