Elektrolüüs: Freudenberg Sealing Technologies (FST) pakub klientidele tihenduslahendusi kolme juhtiva tehnoloogia jaoks.
Tuleviku jätkusuutlik energiasüsteem kõlab kolme lihtsa lausega väga lihtsalt: elektrolüsaatorid jagavad vee rohelise elektri abil vesinikuks ja hapnikuks. Vesinikus salvestatud energia muundatakse hiljem kütuseelementides tagasi elektrienergiaks. Saadud elekter annab lõppkokkuvõttes energiat sõidukitele, hoonete küttesüsteemidele, terasetehastele või keemiatehastele.
Praktikas on kogu asja alus, st roheline vesiniku tootmine vee elektrolüüsi abil, alles lapsekingades. Kuid see on kasvamas. “Ma usun väga kindlalt rohelisse vesinikusse kui ühte tulevikutööstusest,” ütleb Artur Mähne, ülemaailmne vesinikutehnoloogiate segmendijuht (Global Segment Manager Hydrogen Technologies). Ta omistab FST-le olulise rolli elektrolüüserite tootjate arenduspartnerina. Elektrolüsaatorid vajavad ju sadu tihendeid korstnates ja elementides, sarnaselt kütuseelemendile. FST-l on materjali-, tootmis- ja protsessiteadmised, et arendada neid tihendeid konkreetsete rakenduste jaoks ning valmistada neid väikestes ja suurtes kogustes.
AEL, PEM või AEM?
Praegu luuakse paralleelselt erinevaid elektrolüüsi tehnoloogiaid. “FST-s keskendume peamiselt PEM- ja AEM-tehnoloogiale. Siin on meil põhjalik arusaam rakendustest, meil on tugev positsioon materjalide osas ja väga hea ligipääs turule. Kolmanda meie jaoks olulise protsessi, leeliselektrolüüsi (AEL) puhul töötame intensiivselt tihendusmaterjali keemilise vastupidavusega elektrolüüdina kasutatavale leeliselisele lahusele,” selgitab Mähne.
Artur Mähne on Freudenberg Sealing Technologiesi ülemaailmne vesinikutehnoloogiate segmentide juht.
Erinevatel protsessidel on erinevad tugevused ja need sobivad erinevateks rakendusteks (vt allpool). “Me eeldame, et kõik kolm tehnoloogiat on meie jaoks olulised lähikümnenditel,” hindab FST ekspert.
Üheks ülimaks distsipliiniks on mitte tarnida klientidele lahtiseid tihendeid, vaid nn 2K-rakendusena. See tähendab, et FST integreerib tihendi otse näiteks bipolaarsesse plaati või plaati ümbritsevasse termoplast- või metallraamistikku. Selline 2-komponentne integreerimine pakub klientidele lisaväärtust. Muu hulgas muudab see nende jaoks monteerimise lihtsamaks. Ja see loob kõrge protsessikindluse, kui tegemist on lekete vältimisega.
Selleks võib tihendi vormida otse kandjale, mida nimetatakse ülevalamiseks. Või siis on tihend ja kandja mehaaniliselt ühendatud. “Meil on laialdased teadmised selliste liimimisprotsesside, st elastomeeri ja metalli või plasti stabiilse ühendamise kohta. Praegu tegeleme erinevate nutikate lähenemisviisidega elektrolüsaatorite jaoks,” ütleb Mähne.
Paljud teed viivad eesmärgini
Kui tegemist on vee rohelise elektrolüüsiga, siis on kolm neljast erinevast protsessist osutunud Freudenberg Sealing Technologies (FST) jaoks paljulubavaks. Nende eelised ja puudused:
AEL-elektrolüüs (leeliselektrolüüs)
Leeliselektrolüüsid on juba ülemaailmselt tööstuslikult kasutusel ning on kõige enam katsetatud ja testitud. Nad töötavad suhteliselt odavate materjalidega ja neid iseloomustab suur pikaajaline stabiilsus. Nad on ideaalsed suurte statsionaarsete vesinikutootmisseadmete jaoks, millel on pidev energiavarustus.
AEL-elektrolüüside tõhusus on piiratud. Samuti nõuavad nad pidevat tööd, mistõttu nad ei sobi tuule- ja päikeseelektrijaamade looduslikult kõikuva energiavarustuse jaoks. AEL-elektrolüsaatorid kasutavad elektrolüüdina söövitavat leeliselist kaaliumhüdroksiidi või naatriumhüdroksiidi lahust, mis on ohutuse ja tihendustehnoloogia seisukohast keeruline. AEL-elektrolüüsid töötavad piiratud rõhu all, mis tähendab, et toodetud vesinik tuleb ladustamiseks ja transpordiks tugevalt kokku suruda, mis nõuab palju energiat. Lõpuks võtavad nad palju ruumi ja on väga rasked, mistõttu sobivad nad paremini tööstuslikeks rakendusteks.
PEM-elektrolüüs (prootonivahetusmembraanide elektrolüüs)
PEM-elektrolüsaatorites kasutatakse vedela elektrolüüdi asemel gaasikindlat “prootonivahetusmembraani”, lühendatult PEM. Kompaktsed PEM-elektrolüsaatorid pingutavad oma kõrge kasuteguriga ja neid iseloomustab suur efektiivsus. Lisaks sellele kohanevad nad kiiresti ja paindlikult suurte koormuse kõikumistega, nagu seda on ka taastuvate energiaallikate puhul.
Protsess nõuab kallite väärismetallide, näiteks plaatina või iriidiumi kasutamist elektroodidel. PEM-elektrolüüs on suhteliselt uus ja seetõttu on tal veel palju potentsiaali edasiseks tehniliseks arenguks, mis on vajalik ka näiteks selle vastupidavuse suhtes lisandite suhtes ja selle kasutusaja osas.
AEM-elektrolüüs (anioonivahetusmembraanide elektrolüüs)
Anioonivahetusmembraaniga (AEM) protsess ühendab endas leeliselektrolüüsi kulueeliseid ning PEM-elektrolüüsi menetluslikku paindlikkust ja tõhusust. Kuna töö toimub kergelt leeliselistes tingimustes, saab elektroodide jaoks kasutada odavaid väärismetallivabu katalüsaatoreid. Väikesed modulaarsed süsteemid on paindlikult kohandatavad vastavalt kasvavatele nõuetele. Saksa-Itaalia ettevõte Enapter, kellega FST teeb jätkusuutlike lahenduste väljatöötamisel tihedat koostööd, on selle tehnoloogia pioneer.
Tehnoloogilise arengu tase on veel suhteliselt madal ja kasutatava membraani pikaealisust saab veel parandada. AEM-elektrolüüsid sobivad pigem eramajade ning keskmise suurusega ja ärirakenduste jaoks kui tööstusettevõtete suurte vajaduste rahuldamiseks.
