Elektrolýza: Společnost Freudenberg Sealing Technologies (FST) nabízí zákazníkům těsnicí řešení pro tři přední technologie.
Udržitelný energetický systém budoucnosti zní ve třech jednoduchých větách velmi jednoduše: elektrolyzéry štěpí vodu na vodík a kyslík pomocí zelené elektřiny. Energie uložená ve vodíku se později přemění zpět na elektrickou energii v palivových článcích. Výsledná elektřina nakonec pohání vozidla, systémy vytápění budov, ocelárny nebo chemické závody.
V praxi je základ celé věci, tedy ekologická výroba vodíku formou elektrolýzy vody, stále v plenkách. Rozvíjí se však. „Pevně věřím v zelený vodík jako v jedno z odvětví budoucnosti,“ říká Artur Mähne, globální manažer segmentu vodíkových technologií. Důležitou roli přisuzuje společnosti FST jako vývojovému partnerovi pro výrobce elektrolyzérů. Koneckonců elektrolyzéry vyžadují stovky těsnění v komínech a článcích, podobně jako palivové články. Společnost FST disponuje odbornými znalostmi v oblasti materiálů, výroby a procesů, které jí umožňují vyvíjet tato těsnění pro konkrétní aplikace a vyrábět je v malých i velkých množstvích.
AEL, PEM nebo AEM?
V současné době se paralelně zavádějí různé technologie elektrolýzy. „Ve FST se zaměřujeme především na technologie PEM a AEM. Zde máme hluboké znalosti aplikací, silnou pozici z hlediska materiálů a velmi dobrý přístup na trh. U třetího pro nás relevantního procesu, alkalické elektrolýzy (AEL), intenzivně pracujeme na chemické odolnosti těsnicího materiálu vůči alkalickému roztoku používanému jako elektrolyt,“ vysvětluje Mähne.
Artur Mähne je globálním manažerem segmentu vodíkových technologií ve společnosti Freudenberg Sealing Technologies.
Jednotlivé postupy mají různé síly a jsou vhodné pro různé aplikace (viz níže). „Předpokládáme, že všechny tři technologie pro nás budou v příštích desetiletích relevantní,“ odhaduje odborník FST.
Jednou z nejvyšších disciplín je nedodávat zákazníkům volná těsnění, ale takzvané 2K aplikace. To znamená, že společnost FST integruje těsnění například přímo do bipolární desky nebo do termoplastického či kovového rámu, který desku obklopuje. Tato dvousložková integrace nabízí zákazníkům přidanou hodnotu. Mimo jiné jim usnadňuje montáž. A vytváří vysokou úroveň procesní spolehlivosti, pokud jde o prevenci netěsností.
Za tímto účelem lze těsnění buď přímo nalisovat na nosič, tzv. overmoulding. Nebo se těsnění a nosič mechanicky spojí. „Máme rozsáhlé zkušenosti s takovými procesy spojování, tj. stabilního spojení elastomeru s kovem nebo plastem. V současné době se zabýváme různými chytrými přístupy pro elektrolyzéry,“ říká Mähne.
K cíli vede mnoho cest
Pokud jde o ekologickou elektrolýzu vody, tři ze čtyř různých postupů se společnosti Freudenberg Sealing Technologies (FST) jeví jako slibné. Jejich výhody a nevýhody:
Elektrolýza AEL (alkalická elektrolýza)
Alkalické elektrolyzéry se již celosvětově používají v průmyslovém měřítku a jsou nejosvědčenější. Pracují s relativně levnými materiály a vyznačují se vysokou dlouhodobou stabilitou. Jsou ideální pro rozsáhlou stacionární výrobu vodíku se stálým napájením.
Účinnost elektrolyzérů AEL je omezená. Vyžadují také stálý provoz, což je činí méně vhodnými pro přirozeně kolísající dodávky energie z větrných a solárních elektráren. Elektrolyzéry AEL používají jako elektrolyt korozivní alkalický roztok hydroxidu draselného nebo hydroxidu sodného, což je náročné z hlediska bezpečnosti a těsnicí techniky. Elektrolyzéry AEL pracují při omezeném tlaku, což znamená, že vyrobený vodík musí být následně vysoce stlačen pro skladování a přepravu s využitím velkého množství energie. V neposlední řadě zabírají mnoho místa a jsou velmi těžké, což je činí vhodnějšími pro průmyslové aplikace.
Elektrolýza PEM (elektrolýza s protonovou výměnnou membránou)
V elektrolyzérech PEM se místo kapalného elektrolytu používá plynotěsná „protonová výměnná membrána“, zkráceně PEM. Kompaktní PEM elektrolyzéry bodují svou vysokou účinností a vyznačují se vysokým stupněm efektivity. Kromě toho se rychle a pružně přizpůsobují velkým výkyvům zatížení, jako je tomu u obnovitelných zdrojů energie.
Tento proces vyžaduje použití drahých drahých kovů, jako je platina nebo iridium, na elektrodách. Elektrolýza PEM je poměrně nová, a proto má ještě velký potenciál pro další technický vývoj, který je nutný například i z hlediska odolnosti vůči nečistotám a životnosti.
Elektrolýza AEM (elektrolýza s aniontovou výměnnou membránou)
Proces „aniontové výměnné membrány“ (AEM) kombinuje nákladové výhody alkalické elektrolýzy s procesní flexibilitou a účinností elektrolýzy PEM. Protože operace probíhá za mírně alkalických podmínek, lze pro elektrody použít levné katalyzátory bez obsahu vzácných kovů. Malé modulární systémy lze flexibilně přizpůsobit rostoucím požadavkům. Průkopníkem v této technologii je německo-italská společnost Enapter, se kterou FST úzce spolupracuje při vývoji udržitelných řešení.
Stupeň technologického vývoje je stále poměrně nízký a životnost použité membrány lze ještě zlepšit. Elektrolyzéry AEM jsou přednostně vhodné pro použití v soukromých domech a pro středně velké a komerční aplikace, nikoli pro rozsáhlé požadavky průmyslových podniků.
