圖源：CSIRO

　　澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)和 RFC Ambrian 共同創(chuàng)立了 Hadean Energy，致力于將尖端技術(shù)商業(yè)化，公司的特點是采用電解技術(shù)，對風(fēng)能和太陽能的需求減少30%，這在使綠色制氫盡可能高效和具有成本效益的競爭中取得了重大進(jìn)展，并有助于重工業(yè)脫碳。

　　Hadean Energy將在BlueScope的Port Kembla鋼鐵廠試驗這項尖端技術(shù)，在工業(yè)環(huán)境中進(jìn)行中試規(guī)模的設(shè)備演示，然后再進(jìn)行MW級的安裝。

　　這是眾多新型綠色氫技術(shù)之一，其中效率——尤其是用電量——是關(guān)鍵。伍倫貢大學(xué)的衍生公司Hysata最近在肯布拉港開設(shè)了第一家制造工廠，并正在建造第一個5MWh的設(shè)備。

　　使用工業(yè)熱能和固體陶瓷電解質(zhì)的電解槽很難縮放，它們在高溫下會降解，并且平面方形或矩形邊緣的長密封產(chǎn)生了很多泄漏的機會。

　　但到目前為止，這是想要利用廢熱的工業(yè)場所的唯一選擇之一，否則將需要昂貴的冷卻，以及廢蒸汽，以制造氫或合成碳?xì)浠衔铩?/span>

　　CSIRO的研究人員在過去的七年里一直在尋求一種替代方案：為什么不建造只需要兩端密封的管子，來替代扁平的方形電解槽單元呢？

　　最終的結(jié)果是一個內(nèi)外都有電極的陶瓷管，看起來很簡單。但是，由CSIRO氫氣項目負(fù)責(zé)人Sarbjit Giddey博士領(lǐng)導(dǎo)的研究人員，在他們的第一個250W系統(tǒng)建成之前，必須克服一系列的挑戰(zhàn)(扁平的方形單元很容易制造，而管子則不然)。

　　該公司在Bluescope Steel的Port Kembla鋼鐵廠的首臺KW級機組將在明年進(jìn)行4個月的測試。與此同時，它正在努力擴(kuò)大制造過程，以建造一個MW級的機組。

　　RFC Ambrian的高管杜格爾?亞當(dāng)森(Dougal Adamson)表示，該公司希望在五年內(nèi)建成并銷售MW級的機組。

使用高熱和低熱

　　管狀固體氧化物電解(SOE)技術(shù)利用工業(yè)過程中的蒸汽分解為氧氣和氫氣，利用工業(yè)過程中的熱量降低分解分子所需的能量水平，從而降低制造氫氣或通過分解二氧化碳分子合成氣體的成本。

　　管子內(nèi)外的電極提供分裂分子的能量。陶瓷材料允許氧離子逸出，同時保留氫離子。

圖源：CSIRO

　　他們說，在800°C的溫度下，該系統(tǒng)比質(zhì)子交換膜(PEM)電解槽或堿性系統(tǒng)節(jié)省30%的電力，或每公斤氫氣消耗約40KWh電力，后者需要消耗約55KWh。

　　亞當(dāng)森說，在“較低”的溫度下，即大約200-300°C時，它的效率也能提高20%。

　　“在基礎(chǔ)研究方面，CSIRO開發(fā)的單元本身非常好，所以基礎(chǔ)科學(xué)是優(yōu)秀的，是行業(yè)領(lǐng)先的。Hadean正在做的是下一步的工程設(shè)計，使其成為工業(yè)上可用的商業(yè)產(chǎn)品，安全、耐用和規(guī)模化。”他說。

　　這個新系統(tǒng)對兩個級別的熱量都有用。

　　亞當(dāng)森說，這意味著擁有過熱蒸汽的公司可以跳過將蒸汽通過渦輪機為PEM電解槽提供動力的額外步驟。

　　由于蒸汽中含有熱量，這意味著較低的熱量——傳統(tǒng)上必須用冷卻器冷卻，使用這個系統(tǒng)仍然是有效的。

　　Giddey說，這項技術(shù)可以將工業(yè)廢熱重新整合到工業(yè)過程中，這也消除了儲存和運輸成本，從而減少了工業(yè)過程中化石燃料的使用。

與方塊對壘

　　該系統(tǒng)的對手是方形平面陶瓷電解槽，由美國Bloom Energy和Sunfire等公司生產(chǎn)。

　　Giddey說，為了擴(kuò)大尺寸，Hadean的系統(tǒng)更簡單，更容易堆疊在一起，CSIRO設(shè)計的制造過程也比平面選擇更簡單，因為方形平面需要使用玻璃之類的材料在邊緣進(jìn)行相對廣泛的密封。

　　亞當(dāng)森說，平面系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)而提供了更好的電池級性能，但將電池夾在一起意味著很難控制整個電堆的應(yīng)力，這意味著隨著密封件的退化速度加快，泄漏會開始。

　　他說，Hadean的電池單元也能起到同樣的作用，但其優(yōu)勢在于，對于相同的活性區(qū)域，只需要2厘米的密封劑，而不是120厘米。

來源：CSIRO、全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合