Elektroliz: Freudenberg Sealing Technologies (FST) müşterilerine önde gelen üç teknoloji için sızdırmazlık çözümleri sunmaktadır.
Geleceğin sürdürülebilir enerji sistemi üç basit cümleyle kulağa çok basit geliyor: elektrolizörler suyu yeşil elektrik yardımıyla hidrojen ve oksijene ayırıyor. Hidrojende depolanan enerji daha sonra yakıt hücrelerinde tekrar elektrik enerjisine dönüştürülür. Sonuçta elde edilen elektrik araçlara, bina ısıtma sistemlerine, çelik fabrikalarına veya kimya tesislerine güç sağlar.
Uygulamada, her şeyin temeli, yani su elektrolizi şeklinde yeşil hidrojen üretimi henüz emekleme aşamasında. Ancak büyümektedir. Hidrojen Teknolojileri Küresel Segment Müdürü Artur Mähne, “Geleceğin endüstrilerinden biri olarak yeşil hidrojene çok güçlü bir şekilde inanıyorum” diyor. Elektrolizör üreticileri için bir geliştirme ortağı olarak FST’ye önemli bir rol atfediyor. Sonuçta, elektrolizörler yakıt hücresine benzer şekilde yığınlarda ve hücrelerde yüzlerce conta gerektiriyor. FST, belirli uygulamalar için bu contaları geliştirmek ve bunları küçük ve büyük miktarlarda üretmek için malzeme, üretim ve süreç uzmanlığına sahiptir.
AEL, PEM veya AEM?
Şu anda farklı elektroliz teknolojileri paralel olarak kurulmaktadır. “FST olarak öncelikle PEM ve AEM teknolojisine odaklanıyoruz. Burada uygulamalar hakkında derin bir anlayışa sahibiz, malzemeler açısından güçlü bir konumdayız ve çok iyi bir pazar erişimimiz var. Bizi ilgilendiren üçüncü süreç olan alkalin elektrolizde (AEL), sızdırmazlık malzemesinin elektrolit olarak kullanılan alkalin çözeltisine karşı kimyasal direnci üzerinde yoğun bir şekilde çalışıyoruz” diye açıklıyor Mähne.
Artur Mähne, Freudenberg Sealing Technologies’de Hidrojen Teknolojileri Küresel Segment Müdürüdür.
Farklı süreçlerin her biri farklı güçlere sahiptir ve farklı uygulamalar için uygundur (aşağıya bakınız). FST uzmanı, “Önümüzdeki on yıllarda her üç teknolojinin de bizim için önemli olacağını varsayıyoruz” diyor.
En üstün disiplinlerden biri, müşterilere gevşek contalar tedarik etmek değil, 2K uygulaması olarak adlandırılan bir uygulama sağlamaktır. Bu, FST’nin contayı doğrudan örneğin bipolar bir plakaya veya plakayı çevreleyen termoplastik veya metalik bir çerçeveye entegre ettiği anlamına gelir. Bu 2 bileşenli entegrasyon müşterilere katma değer sunar. Diğer şeylerin yanı sıra, montajı onlar için daha kolay hale getirir. Ayrıca sızıntıların önlenmesi söz konusu olduğunda yüksek düzeyde proses güvenilirliği sağlar.
Bu amaçla, conta ya doğrudan taşıyıcı üzerine kalıplanabilir, bu da üst kalıplama olarak bilinir. Ya da conta ve taşıyıcı mekanik olarak birbirine kenetlenir. “Bu tür yapıştırma işlemlerinde, yani elastomerin metal veya plastik ile stabil bağlantısı konusunda kapsamlı bir uzmanlığa sahibiz. Şu anda elektrolizörler için çeşitli akıllı yaklaşımları takip ediyoruz” diyor Mähne.
Hedefe giden birçok yol var
Suyun yeşil elektrolizi söz konusu olduğunda, dört farklı süreçten üçü Freudenberg Sealing Technologies (FST) için umut verici olduğunu kanıtlıyor. Avantajları ve dezavantajları:
AEL elektroliz (alkalin elektroliz)
Alkali elektrolizörler halihazırda dünya çapında endüstriyel ölçekte kullanılmaktadır ve en çok denenmiş ve test edilmiş olanlardır. Nispeten ucuz malzemelerle çalışırlar ve yüksek uzun vadeli stabilite ile karakterize edilirler. Sabit bir güç kaynağı ile büyük ölçekli sabit hidrojen üretimi için idealdirler.
AEL elektrolizörlerinin verimliliği sınırlıdır. Ayrıca sürekli çalışma gerektirirler, bu da onları rüzgar ve güneş enerjisi santrallerinden gelen doğal olarak dalgalanan enerji kaynağı için daha az uygun hale getirir. AEL elektrolizörleri elektrolit olarak aşındırıcı bir alkalin potasyum hidroksit çözeltisi veya sodyum hidroksit kullanır, bu da güvenlik ve sızdırmazlık teknolojisi için zordur. AEL elektrolizörleri sınırlı basınçta çalışır, bu da üretilen hidrojenin depolama ve taşıma için büyük miktarda enerji kullanılarak yüksek oranda sıkıştırılması gerektiği anlamına gelir. Son olarak, çok fazla alana ihtiyaç duyarlar ve çok ağırdırlar, bu da onları endüstriyel uygulamalar için daha uygun hale getirir.
PEM elektrolizi (proton değişim membranı elektrolizi)
PEM elektrolizörlerinde sıvı elektrolit yerine gaz geçirmez bir “proton değişim membranı” veya kısaca PEM kullanılır. Kompakt PEM elektrolizörleri yüksek verimlilikleri ile dikkat çeker ve yüksek derecede etkinlik ile karakterize edilir. Ayrıca, yenilenebilir enerji kaynaklarında olduğu gibi, büyük yük dalgalanmalarına hızlı ve esnek bir şekilde uyum sağlarlar.
Süreç, elektrotlarda platin veya iridyum gibi pahalı değerli metallerin kullanılmasını gerektirmektedir. PEM elektrolizi nispeten yenidir ve bu nedenle, örneğin safsızlıklara karşı direnci ve hizmet ömrü açısından da gerekli olan daha fazla teknik gelişme için hala çok fazla potansiyele sahiptir.
AEM elektrolizi (anyon değişim membranı elektrolizi)
“Anyon değişim membranı” (AEM) prosesi, alkali elektrolizin maliyet avantajlarını PEM elektrolizinin prosedürel esnekliği ve verimliliği ile birleştirmektedir. İşlem hafif alkali koşullar altında gerçekleştiğinden, elektrotlar için ucuz, değerli metal içermeyen katalizörler kullanılabilir. Küçük modüler sistemler artan gereksinimlere esnek bir şekilde uyarlanabilir. FST’nin sürdürülebilir çözümlerin geliştirilmesinde yakın işbirliği içinde çalıştığı Alman-İtalyan şirketi Enapter, bu teknolojinin öncülerindendir.
Teknolojik gelişme derecesi hala nispeten düşüktür ve kullanılan membranın uzun ömürlülüğü hala geliştirilebilir. AEM elektrolizörleri, bir endüstriyel şirketin büyük ölçekli gereksinimlerinden ziyade, tercihen özel evlerde ve orta ölçekli ve ticari uygulamalarda kullanım için uygundur.
