Elektrolízis: A Freudenberg Sealing Technologies (FST) a három vezető technológiához kínál tömítési megoldásokat az ügyfeleknek.
A jövő fenntartható energiarendszere három egyszerű mondatban nagyon egyszerűen hangzik: az elektrolízisek zöld áram segítségével hidrogénre és oxigénre bontják a vizet. A hidrogénben tárolt energiát később az üzemanyagcellákban alakítják vissza elektromos energiává. A keletkező villamos energia végül a járműveket, az épületek fűtési rendszereit, az acélműveket vagy a vegyi üzemeket látja el energiával.
A gyakorlatban az egésznek az alapja, azaz a zöld hidrogén előállítása vízelektrolízis formájában, még mindig gyerekcipőben jár. De növekszik. „Nagyon erősen hiszek a zöld hidrogénben, mint a jövő egyik iparágában” – mondja Artur Mähne, a Hydrogen Technologies globális szegmensvezetője. Fontos szerepet tulajdonít az FST-nek, mint az elektrolízisgyártók fejlesztési partnerének. Az elektrolízisek ugyanis az üzemanyagcellákhoz hasonlóan több száz tömítést igényelnek a stackekben és a cellákban. Az FST rendelkezik az anyag-, gyártási és technológiai szakértelemmel ahhoz, hogy ezeket a tömítéseket speciális alkalmazásokhoz fejlessze ki, és kis és nagy mennyiségben is legyártja.
AEL, PEM vagy AEM?
Jelenleg párhuzamosan különböző elektrolízis technológiákat hoznak létre. „Az FST-nél elsősorban a PEM és az AEM technológiára összpontosítunk. Itt mélyreható ismeretekkel rendelkezünk az alkalmazásokról, erős pozícióban vagyunk az anyagok tekintetében, és nagyon jó piaci hozzáféréssel rendelkezünk. A számunkra releváns harmadik eljárás, a lúgos elektrolízis (AEL) esetében intenzíven dolgozunk a tömítőanyag kémiai ellenállóságán az elektrolitként használt lúgos oldattal szemben” – magyarázza Mähne.
Artur Mähne a Freudenberg Sealing Technologies globális szegmensvezetője a hidrogéntechnológiák területén.
A különböző eljárások mindegyike különböző erősségű és különböző alkalmazásokhoz alkalmas (lásd alább). „Feltételezzük, hogy mindhárom technológia releváns lesz számunkra a következő évtizedekben” – becsüli az FST szakértője.
Az egyik legfőbb fegyelem az, hogy nem laza tömítésekkel, hanem úgynevezett 2K alkalmazásként szállítjuk az ügyfeleknek. Ez azt jelenti, hogy az FST a tömítést közvetlenül például egy kétpólusú lemezbe, vagy a lemezt körülvevő hőre lágyuló műanyag vagy fém keretbe építi be. Ez a 2 komponensű integráció hozzáadott értéket kínál az ügyfeleknek. Többek között megkönnyíti számukra az összeszerelést. És magas szintű folyamatbiztonságot teremt, amikor a szivárgás megelőzéséről van szó.
Ebből a célból a tömítést vagy közvetlenül a hordozóra öntik, amit átöntésnek nevezünk. Vagy a tömítést és a hordozót mechanikusan összeillesztik. „Nagy szakértelemmel rendelkezünk az ilyen kötési eljárásokban, azaz az elasztomer és a fém vagy műanyag stabil összekapcsolásában. Jelenleg különböző okos megközelítéseket követünk az elektrolízisek esetében” – mondja Mähne.
Sok út vezet a célhoz
A víz zöld elektrolízisét illetően a négy különböző eljárás közül három ígéretesnek bizonyul a Freudenberg Sealing Technologies (FST) számára. Ezek előnyei és hátrányai:
AEL elektrolízis (lúgos elektrolízis)
A lúgos elektrolíziseket már világszerte ipari méretekben használják, és ezek a legjobban beváltak és kipróbáltak. Viszonylag olcsó anyagokkal működnek, és nagyfokú hosszú távú stabilitás jellemzi őket. Ideálisak a nagyméretű, állandó energiaellátással rendelkező, helyhez kötött hidrogéntermeléshez.
Az AEL-elektrolízisek hatékonysága korlátozott. Emellett állandó működést igényelnek, ami kevésbé teszi őket alkalmassá a szél- és naperőművekből származó, természetesen ingadozó energiaellátáshoz. Az AEL-elektrolízisek korrozív lúgos kálium-hidroxid-oldatot vagy nátrium-hidroxidot használnak elektrolitként, ami kihívást jelent a biztonság és a tömítési technológia szempontjából. Az AEL-elektrolízisek korlátozott nyomáson működnek, ami azt jelenti, hogy a termelt hidrogént a tároláshoz és szállításhoz nagy energiát igénylően kell nagymértékben összenyomni. Végül pedig nagy helyet foglalnak el és nagyon nehezek, ami miatt inkább ipari alkalmazásokhoz alkalmasak.
PEM elektrolízis (protoncserélő membrán elektrolízis)
A PEM-elektrolíziseknél a folyékony elektrolit helyett gázzáró „protoncserélő membránt”, röviden PEM-et használnak. A kompakt PEM-elektrolízisek magas hatásfokukkal és nagyfokú hatékonyságukkal párosulnak. Ezenkívül gyorsan és rugalmasan alkalmazkodnak a nagyobb terhelésingadozásokhoz, ahogyan a megújuló energiaforrások esetében is.
Az eljáráshoz drága nemesfémeket, például platinát vagy irídiumot kell használni az elektródákon. A PEM-elektrolízis viszonylag új, ezért még sok lehetőség van a további műszaki fejlesztésre, ami például a szennyeződésekkel szembeni ellenálló képesség és az élettartam tekintetében is szükséges.
AEM elektrolízis (anioncserélő membrán elektrolízis)
Az „anioncserélő membrán” (AEM) eljárás egyesíti az alkáli elektrolízis költségelőnyeit a PEM elektrolízis eljárási rugalmasságával és hatékonyságával. Mivel a művelet enyhén lúgos körülmények között zajlik, az elektródákhoz olcsó, nemesfémmentes katalizátorok használhatók. A kis moduláris rendszerek rugalmasan alkalmazkodnak a növekvő igényekhez. A német-olasz Enapter vállalat, amellyel az FST szorosan együttműködik a fenntartható megoldások fejlesztésében, úttörő szerepet játszik ebben a technológiában.
A technológiai fejlődés mértéke még mindig viszonylag alacsony, és az alkalmazott membrán élettartama még javítható. Az AEM-elektrolízisek inkább magánlakásokban, valamint kis- és közepes méretű kereskedelmi alkalmazásokban, mintsem egy ipari vállalat nagyszabású igényeinek kielégítésére alkalmasak.
