Powracamy z czwartą odsłoną serii, w której odpowiadamy na często pojawiające się pytania i wątpliwości dotyczące wodoru i potencjału jego zastosowania w nowoczesnej i zrównoważonej gospodarce.
Dziś skupimy się na różnicach pomiędzy elektrolizerem a ogniwem paliwowym oraz przyjrzymy się poszczególnym technologiom generatorów wodoru.
A jeśli jeszcze nie miałeś okazji, koniecznie zapoznaj się z poprzednimi materiałami z tej serii:
- Najczęściej zadawane pytania o wodór #1
- Najczęściej zadawane pytania o wodór #2
- Najczęściej zadawane pytania o wodór #3
8. Czym różni się elektrolizer od ogniwa paliwowego?
Elektrolizer i ogniwo paliwowe to odrębne urządzenia, które są kluczowe dla produkcji oraz wykorzystania wodoru jako nośnika energii.
Funkcja i proces: Elektrolizer służy do produkcji wodoru poprzez rozkład wody na jej pierwiastki składowe – wodór oraz tlen, pod wpływem napięcia elektrycznego. Z kolei ogniwo paliwowe to urządzenie, które działa w sposób odwrotny (odwrócona elektroliza), wykorzystując reakcję elektrochemiczną wodoru i tlenu, w wyniku której otrzymujemy energię elektryczną, wodę/parę oraz ciepło.
Zastosowanie: Elektrolizery są stosowane przede wszystkim do generacji wodoru, który może być następnie magazynowany i wykorzystywany jako nośnik energii i czysty surowiec w zróżnicowanych sektorach. Natomiast ogniwa paliwowe są wykorzystywane m.in. jako źródła energii w pojazdach wodorowych (FCEV) oraz do ponownego przetworzenia wodoru w energię elektryczną i ciepło. Ma to szczególne znaczenie w zakresie zwiększania efektywności instalacji OZE poprzez wykorzystanie nadwyżek energii odnawialnej (należy przy tym zaznaczyć, że w zależności od obecnych technologii sprawność ogniw paliwowych wynosi ok. 30-65%, przez co wiąże się z występowaniem określonych strat energii w wyniku jej ponownej konwersji).
Źródło energii: Jak wskazaliśmy, elektrolizer do przeprowadzenia procesu rozkładu wody wymaga zewnętrznego źródła energii elektrycznej. Oznacza to, że może być zasilany energią z sieci lub bezpośrednio przez odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna czy wiatrowa. Ogniwo paliwowe natomiast wykorzystuje reakcję wodoru i tlenu do bezpośredniego wytwarzania energii elektrycznej.
Te różnice pokazują, że elektrolizery i ogniwa paliwowe mają różne funkcje i zastosowania, ale oba będą odgrywać kluczową rolę w rozwijającym się ekosystemie wodorowym.
9. Jakie wyróżniamy technologie elektrolizerów?
Wśród najbardziej perspektywicznych technologii elektrolizy wymieniamy elektrolizery alkaliczne (AWE), elektrolizery z membraną do wymiany protonów (PEM), elektrolizery anionowymienne (AEM) oraz elektrolizery stałotlenkowe (SOEC). Różnią się one stopniem komercjalizacji oraz określonymi przewagami i zakresami zastosowania.
Elektroliza alkaliczna
Jest najbardziej dojrzałą, a przez to najpowszechniej stosowaną komercyjną metodą produkcji elektrolitycznego wodoru. Ogniwo elektrolizerów AWE składa się z elektrod (anody i katody) zanurzonych w alkalicznym roztworze elektrolitu, co służy ułatwieniu przepływu jonów pomiędzy elektrodami. Do podstawowych zalet technologii alkalicznej zalicza się dojrzałość i wysoki poziom gotowości technologicznej, wydajność i trwałość oraz możliwość wykorzystania w instalacjach skali MW (przemysłowej). Wyzwaniem jest z kolei ich niższa elastyczność w pracy przy zmiennych obciążeniach.
Dlatego celem technologicznym SES Hydrogen Energy jest osiągnięcie zwiększonej współpracy rozwijanych przez nas urządzeń alkalicznych ze źródłami OZE, co wpłynie na usprawnienie procesu i zwiększenie wydajności elektrolizy.
Elektrolizery PEM
Zamiast elektrolitu ciekłego wykorzystują membranę polimerową do oddzielenia wodoru i tlenu podczas elektrolizy wody. Zaletą technologii jest stosunkowo wysoka sprawność, elastyczność pracy, jak również skuteczniejsze zapobieganie mieszaniu się wodoru i tlenu. Z kolei wyzwaniem korozyjne środowisko pracy, które warunkuje wyższe koszty zakupu i utrzymania ze względu na wykorzystanie elektrod wykonanych z drogich metali szlachetnych, jak platyna czy iryd.
Elektrolizery AEM
Są szczególnie perspektywiczną technologią produkcji wodoru, łączącą w sobie przewagi technologii alkalicznej oraz PEM. Dzięki zastosowaniu tańszych komponentów, które nie zawierają metali z grupy platynowców, technologia umożliwia obniżenie kosztów i potencjalnie dłuższą żywotność urządzeń.
Elektrolizery AEM są stosunkowo nowe i nie są spopularyzowane w równie dużym stopniu co PEM, a tym bardziej elektrolizery alkaliczne. W SES Hydrogen Energy dostrzegamy ich znaczący potencjał i skupiamy się na rozwoju własnych elektrolizerów AEM, aby zwiększyć wydajność i obniżyć docelowe koszty produkcji wodoru.
Elektrolizery SOEC
Są aktualnie na wczesnym etapie dojrzałości technologicznej. Cechuje je praca w wysokich temperaturach, co umożliwia też wykorzystanie ciepła odpadowego z procesów przemysłowych. Są wysoce wydajne energetycznie, jednak podatne na degradacje materiałów ze względu na temperaturę pracy rzędu 850-1200°C.
