Компания Hysata утверждает, что цель австралийского правительства по достижению конкурентоспособности водородного топлива — по цене 2 доллара за килограмм — может быть достигнута к 2025 году.
Австралийские исследователи утверждают, что совершили "гигантский скачок" в повышении эффективности установок для электролиза, что позволит приблизить момент, когда экологически чистый водород станет конкурентоспособным по сравнению с ископаемым топливом в качестве источника энергии.
Компания Hysata, использующая технологию, разработанную в Университете Вуллонгонга, заявила, что КПД ее запатентованных капиллярных электролизных элементов достигает 95%, что обеспечивает незначительные потери — примерно на четверть лучше, чем у существующих технологий.
Это достижение, опубликованное сегодня в рецензируемом журнале Nature Communication, может привести к тому, что амбициозная цель правительства премьер-министра Моррисона по снижению стоимости водорода до 2 долларов за килограмм, которое позволило бы сделать этот вид топлива конкурентоспособным, будет достигнута уже в 2025 году — заявил исполнительный директор компании Hysata Пол Барретт.
"Мы перешли от 75% [эффективности] к 95% — это действительно гигантский скачок для электролизной промышленности", — сказал Барретт.
Возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце, добиваются значительных успехов в энергетическом секторе — в последнем квартале 2021 года они обеспечивали более трети электроэнергии в восточной Австралии. Однако декарбонизация промышленности и некоторых видов транспорта — например, грузового, — вероятно, будет более сложной задачей, если топливо, такое как водород, не станет намного дешевле.
Герри Свигерс, технический директор компании Hysata и профессор Университета Вуллонгонга, сказал, что электролиз — процесс, который использует электричество для разделения воды на водород и кислород — существует уже два столетия, и, за исключением небольших улучшений, технологический процесс за все это время не претерпел значительных изменений.
Главная задача заключалась в том, чтобы уменьшить электрическое сопротивление внутри электролизного элемента. Подобно тому, как батарея смартфона нагревается при зарядке, сопротивление в обычном элементе тратит энергию впустую, а также часто требует дополнительной энергии для охлаждения.
"Мы поступили по-другому: мы просто начали все заново и стали смотреть на проблему сверху", — сказал Свигерс. "Все остальные лишь пытались подобрать материалы получше или усовершенствовать уже существующую конструкцию".
При помощи двух докторов наук — Аарона Ходжеса и Ан Линь Хоанга — небольшая команда использовала легкодоступные материалы для создания тонкой мембраны, похожей на губку, чтобы затягивать воду между двумя электродами. Ключевым моментом было также избежание образования пузырьков.
"Таким образом, сочетание этой всасывающей мембраны и отсутствия пузырьков привело к изначально низкому сопротивлению", — сказал Барретт. Водород можно производить, используя 41,5 киловатт-часа электроэнергии на килограмм.
"Для производителей водорода это значительно снизит как капитальные, так и эксплуатационные затраты на производство экологически чистого водорода", — сказал он, добавив, что достигнутый уровень эффективности является "лучшим в мире".
Начиная с первоначальной концепции в 2019 году, исследования быстро продвинулись вперед. Получив $4,25 млн от британской компании IP Group и $750 000 от австралийской компании Clean Energy Finance Corp, компания Hysata намерена к концу 2023 года начать опытное производство электролизных пластин диаметром 250 мм.
"Мы хотим помочь Австралии создать ключевую электролизную технологию", — заявил Барретт, добавив, что план предусматривает строительство завода, способного производить один гигаватт электролизных пластин в год. Заводы аналогичного размера в других регионах страны и за ее пределами будут строиться по мере освоения технологий производства.
По словам Барретта, компания Hysata нанимает новых сотрудников, чтобы пополнить свою команду из 20 человек, и планирует объявить о привлечении средств во второй половине 2022 года.
На кону потенциально стоит отрасль стоимостью в триллионы долларов. Согласно национальной стратегии по развитию водородных технологий, опубликованной в 2019 году, по "довольно оптимистичному сценарию" австралийская водородная промышленность сможет создать около 7600 рабочих мест и увеличить объем ВВП примерно на 11 млрд долларов в год к 2050 году", или еще 10 000 рабочих мест и 26 млрд долларов в год, если рынки будут развиваться быстрее.
"Я очень рад этому проекту", — сказал Свигерс. "Я думаю, что он действительно даст нам шанс выйти на нулевой уровень [выбросов углерода] раньше, чем ожидалось".
