Energi
Hydrogenproduksjonsfremskritt med nikkelbasert elektrolyse
Securities.io har strenge redaksjonelle standarder og kan motta kompensasjon fra gjennomgåtte lenker. Vi er ikke en registrert investeringsrådgiver, og dette er ikke investeringsrådgivning. Vennligst se vår tilknytning.
Går fremover med elektrolyse for hydrogenproduksjon
Hydrogen anses som en seriøs kandidat for å erstatte fossilt brensel. Dette gjelder i transport, takket være brenselceller, og i industrielle prosesser der hydrogens høye forbrenningstemperatur kan erstatte kull og naturgass når elektrifisering ikke er et alternativ.
Et problem er at hydrogen ikke ofte finnes i lett tilgjengelige naturlige forekomster som naturgass. I stedet må det genereres kunstig, med elektrolyse som den mest brukte metoden.
Elektrolyse er nedbryting av vann til hydrogen og oksygen. Blant problemene med måten elektrolyse gjøres på er lav effektivitet (sløsing med energi) og høye kostnader, hovedsakelig på grunn av dyre katalysatorer som platina.
Et forskerteam fra Korea kan ha funnet en måte å både øke effektiviteten og erstatte de dyre katalysatorene med mye rimeligere og rikeligere nikkel.
Nikkel nanoarrays øker hydrogenproduksjonen
Forskerne til professor Jong Kyu Kims team ved Institutt for materialvitenskap og ingeniørvitenskap kl POSTECH (Pohang University, Korea) har vært ute etter å løse et stort problem med hydrogenelektrolyse.
kilde: POSTECH
Problemet er at når det produseres, forblir hydrogenet "limt" til katalysatoren, og blokkerer det fra å nå mer vann og fortsette å virke. Dette reduserer effektiviteten, øker energibehovet og krever til slutt dyrere katalysatorer enn nødvendig.
I stedet har prof. Jong Kyu Kim og teamet hans skapt fint utformede, ikke helt vertikalt justerte nanorod-fremspring av nikkel. Nanostrukturen og skråvinkelen til nikkelstengene viser det som kalles "superaerofobicitet”, noe som får hydrogenboblene til å løsne lettere.
Dette frigjør igjen plass for vann for å nå katalysatoren og mer effektiv elektrolyse.
kilde: POSTECH
Dette kan dramatisk øke effektiviteten til prosessen, med en bemerkelsesverdig 55x forbedring i hydrogenproduksjonseffektiviteten sammenlignet med en tilsvarende mengde nikkel i en tradisjonell tynnfilmstruktur.
Utvider utover nikkelkatalysatorer
Teknologien brukte nanorods av nikkel, men trenger ikke være begrenset til dette metallet. Faktisk kan dette metallet av skrå nanorods som reduserer hydrogenadhesjon teoretisk brukes med en hvilken som helst annen katalysator. Så, hva betyr det for hydrogenprospekter?
Bedre elektrolyse
For tiden er det meste av hydrogen som produseres i verden laget av naturgass. Dette er økonomisk mer lønnsomt, men motvirker formålet med å produsere hydrogen for å redusere karbonutslipp.
For å få virkelig karbonnøytralt hydrogen, er det å produsere det fra elektrisitet generert fra fornybar energi veien å gå, vanligvis kalt "grønt hydrogen".
Enhver metode som kan redusere de totale kostnadene for den grønne hydrogenforsyningskjeden er et skritt nærmere å gjøre den til et levedyktig alternativ til fossilt brensel.
Dette kan være sant for "klassiske" høyeffektive, dyre platinakatalysatorer, kanskje i kombinasjon med nikkelstengene.
Det kan også være mulig å se det brukt på andre nylig oppdagede kostnadseffektive elektrolysekatalysatorer, som ruthenium, silisium og wolfram (RuSiW) som vi dekket i artikkelen vår "Grønt hydrogen satt til å erstatte grått ettersom nye elektrokatalysatorer gjør produksjonen kostnadseffektiv".
Bedre hydrogenforsyningskjede
Elektrolyse er også bare ett av trinnene som kan forbedres for å gjøre hydrogen til en hjørnestein i energisystemene våre.
For eksempel kan bedre brenselceller gjøre hydrogenbiler til sterke konkurrenter til elbiler, noe vi diskuterte i vår artikkel "Er battericeller bare forløper til hydrogenbrenselceller? Den virkelige neste generasjonen av elbiler?".
Og mer effektive lagringsløsninger i stor skala kan gjøre hydrogen mye enklere å håndtere og distribuere, noe vi diskuterte i vår artikkel "Hydrogen ble akkurat mer attraktiv som energikilde gjennom gjennombrudd i inneslutningen".
Potensielle andre applikasjoner
Bruken av skrånende nanorods for å skape superaerofobicitet kan ha applikasjoner utover hydrogen.
Den første effekten er at med billig og effektiv hydrogenproduksjon følger like effektiv ammoniakkproduksjon. Ammoniakk har noen betydelige fordeler fremfor hydrogen for bruksområder som drivstoff for frakt, noe vi diskuterte i "Avkarbonisering av globale skipslinjer gjennom grønn ammoniakk".
Professor Jong Kyu Kim nevnte også at nanorods-teknologi kan være til nytte for andre kjemiske prosesser som involverer gass.
«Ved å øke effektiviteten til vannelektrolyseprosessen for produksjon av grønt hydrogen, går vi videre mot en hydrogenøkonomi og et karbonnøytralt samfunn.
Dette gjennombruddet er til fordel for vannelektrolyse og lover for forskjellige andre fornybare energiapplikasjoner der overflatereaksjoner spiller en avgjørende rolle, for eksempel karbondioksidreduksjon og lysenergikonverteringssystemer."
Så denne innovasjonen kan gå utover hydrogen, og kan ha en alvorlig innvirkning på karbonfangst og kunstig fotosyntese, en idé vi begynte å utforske i "Kunstig fotosyntese og biologisk nedbrytbarhet: Bekjempelse av plastisk trussel med bærekraft i tankene".
Hydrogen Solutions Companies
1. Aker Horizons ASA
Oppdagelsen om hvordan man bruker nikkel nanorods er bare den siste i en serie innovasjoner som øker utsiktene til hydrogen som et alternativt drivstoff og energilagringsløsninger. Så det kan lønne seg å ha en diversifisert eksponering mot alle ledd i hydrogenforsyningskjeden.
Aker Horizons er et datterselskap av Aker-konsernet, som er sentrert rundt grønn energi. Aker-konsernet er et viktig norsk konglomerat med fokus på fornybar og marine/offshore virksomheter. Aker Horizon er holdingselskap for flere datterselskaper, inkludert karbonfangst, grønt hydrogen og fornybar energi.
kilde: Acker
Selskapet er spesielt svært aktivt innen hydrogen og grønn ammoniakk, med et mål om å dekarbonisere arktisk skipsfart, spesielt i Norge.
Aker Horizons kan håndtere hele den vertikale integrasjonen av grønt hydrogen og ammoniakk, fra offshore vindmøller til hydrogenproduksjon til grønn ammoniakkproduksjon.
Det jobber også med prosjekter som avfall-til-energi i Frankrike, et biomasseanlegg i Tyskland og karbonfangst i Midtøsten (Saudi-Arabia og UAE).
Dette gjør den til en god aksje for investorer som ser etter eksponering mot grønn energisektoren for øvrig, med en sterk posisjonering på grønn ammoniakk og frakt, men også andre grønne energier og en viss geografisk diversifisering.
2. Ballard Power Systems Inc.
Vi er ennå ikke sikre på hva som blir hovedmarkedet for hydrogen. Det kan være kraftproduksjon og bildrivstoff, men det kan også forbli begrenset til mer tunge oppgaver som er vanskeligere å elektrifisere.
Ballard er en brenselcelleprodusent, og en pioner innen teknologien med sin første brenselcellebuss i 1993.
Selskapet er fokusert på tunge markeder: busser, lastebiler, tog/trikker, skip, gruvedrift/konstruksjon og kraft. Mens busser har vært kjernen i virksomheten, forventer selskapet at innen 2025 vil lastebiler være et stort forretningssegment. Den forventer også at Europa vil beholde sitt hovedmarked (50-60 %), etterfulgt av Nord-Amerika (25 %).
Trucking brenselceller forventes å fortsette å vokse og representere et $7.5B-marked i 2030 (fra en $195B TAM), nesten like stort som alle andre hydrogen/brenselcelleapplikasjoner til sammen.
Denne veksten kan akselerere hvis prisene på hydrogenproduksjonen synker takket være nye teknologier som forbedret og billigere elektrolyse.
kilde: Ballard
På grunn av den høyere kraften som kreves og behovet for hurtiglading, har tunge kjøretøyer vært et godt marked for hydrogen og brenselceller fremfor lettere kjøretøy som biler. Det reduserer også behovet for kontaktledning for jernbane- og trolleybusser.
kilde: Ballard
Bedriften er heller ikke fremmed for ammoniakk, med f.eks en nylig kontrakt med Amogy å gi den brenselceller for sin "ammoniakk-til-kraft-plattform som er avhengig av unik ammoniakk-cracking-teknologi".
Mens elbiler har en rimelig sjanse til å ta over bilmarkedene raskt, er tyngre kjøretøy vanskeligere å avkarbonisere.
Med sitt etablerte lederskap i sektoren, ville Ballard være en hovedbegunstiget av et politisk fremstøt mot en hydrogenøkonomi, i tillegg til raskt synkende hydrogenproduksjonskostnader fra nikkelbasert elektrolyse.
