Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

Electroliza – legătura lipsă din „lanțul tehnologic” al energeticii hidrogenului

31 Iulie 2019



• RESTORE, proiectul dezvoltării unui sistem performant de electroliză la ICSI Rm. Vâlcea
Hidrogenul produs din surse de energie regenerabile, prin electroliza apei, poate juca un rol important în viitorul mix energetic al Europei, aducând soluții fundamentale pentru unele dintre cele mai importante provocări societale: de la securitatea energiei și schimbările climatice, la competitivitatea industrială, inovare și dezvoltare inteligentă.

În septembrie 2016, Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice și Izotopice ICSI Râmnicu Vâlcea a demarat proiectul„Progrese în dezvoltarea electrolizoarelor PEM ca și componentă majoră a schemei de stocare a energiei regenerabile bazate pe hidrogen“ acronim RESTORE, ID P_37_595, cod smis 104958. Proiectul este co-finanţat prin Fondul European de Dezvoltare Regională, în baza contractului de finanţare nr 117/16.09.2016, încheiat cu Autoritatea Naţională pentru Cercetare Ştiinţifică și Inovare în cadrul Programului Operaţional Competitivitate (POC) 2014-2020, Axa Prioritară 1 – Cercetare, Dezvoltare Tehnologică și Inovare (CDI) în sprijinul competitivității economice și dezvoltării afacerilor, Acțiunea 1.1.4 Atragerea de personal cu competențe avansate din străinătate pentru consolidarea capacității de CD.
Proiectul și-a propus să consolideze capacitatea de cercetare-dezvoltare a echipei de cercetători din cadrul ICSI Râmnicu Vâlcea din domeniul producerii de hidrogen utilizând sisteme de electroliză cu membrane polimere schimbătoare de protoni (Proton Exchange Membrane - „PEM”) și să crească participarea la programele europene de cercetare. Obţinerea unui sistem de electroliză de înaltă performanţă și la un cost redus s-a bazat pe inovarea adusă la nivelul principalelor componente, astfel că proiectul a urmărit dezvoltarea de noi catalizatori pentru reacțiile electrochimice de la anod (evoluția oxigenului) și de la catod (evoluția hidrogenului), utilizarea de noi concepte de realizare a plăcilor bipolare și a unui design inovator pentru plăcile colectoare de curent, optimizarea membranelor din punct de vedere al performanței, toate activitățile de cercetare-dezvoltare finalizându-se cu produse sau tehnologii pentru care s-au depus cereri de brevetare, precum și cu publicații în jurnale de specialitate și cu diseminarea rezultatelor la conferințe naționale și internaționale.



Coordonarea proiectului RESTORE este asigurată de prof. Konstantin Petrov, cercetător recunoscut internațional și cu experiență vastă la nivel academic și industrial în domeniul cercetării și dezvoltării de materiale pentru pile de combustibil și electrolizoare. Profesorul Petrov este șeful Departamentului de Electrocataliză și Electrocristalizare din cadrul Institutului de electrochimie şi sisteme energetice „Evgeni Budevski” (IEES) al Academiei Bulgare de Ştiinţe. Prof. Petrov este autorul a peste 60 de articole științifice, lector a multor școli de vară în domeniul pilelor de combustibil și electrolizoarelor PEM, membru al Colectivului editorial al „Journal of Electrocatalysis” și Președinte al Asociației Bulgare pentru Energia Hidrogenului. Experiența și competențele dobândite au contribuit la coordonarea cu succes a nucleului de cercetători din cadrul ICSI, dar și la transferul de cunoștințe către aceștia.

Tranziția către o structură energetică „curată”
Folosită de zeci de ani pentru a produce hidrogen în procesele industriale, electroliza apei se bucură acum de un mare interes din perspectiva energiei. Putem spune că hidrogenul este pe cale să revoluționeze nu numai structura energetică, ci și întreaga societate umană, devenind cel de-al doilea vector de energie important, alături de electricitate, cu avantaje substanțiale privind versatilitatea, sustenabilitatea și eficiența în producere, transport și conversie. Crearea unui lanț energetic sustenabil, ce pornește de la sursa de energie și până la consumator, în care hidrogenul este elementul central de transport și de stocare a energiei, cu eficiență net superioară și care să aibă caracteristici de costuri și fiabilitate comparabile cu cele actuale, reprezintă una dintre prioritățile din acest domeniu.
În acest context, în ultimii ani, ICSI a dezvoltat un amplu program intern de promovare a inovării ştiinţifice şi tehnologice în domeniul energiei, prin care urmăreşte valorificarea rezultatelor în producţie prin transfer tehnologic şi orientarea activităţilor către cerinţele societăţii. Un exemplu concret de acțiune în acest sens îl reprezintă proiectul RESTORE care, pe lângă obiectivele științifice ce vizează demonstrarea la scară de laborator şi aducerea în faza de prototip a unei noi tehnologii pentru producerea hidrogenului din energie regenerabilă, și-a propus și o serie de alte obiective precum: crearea unui nucleu de competență științifică și tehnologică, diseminarea și transferul rezultatelor și a cunoștințelor acumulate. Toate acestea constituie baza către îmbunătățiri și extinderi ulterioare care conduc la transferul de tehnologie către IMM-uri high-tech.
Sistemul de electroliză ce rezultă din proiect va avea o arie largă de aplicabilitate, putând fi folosit atât pentru aplicații staționare, cât și pentru aplicații mobile. În cadrul aplicațiilor mobile, hidrogenul obținut prin electroliză va fi utilizat pentru alimentarea vehiculelor electrice cu pile de combustibil, fiind combustibilul ideal în perspectiva dezvoltărilor prognozate pe termen mediu și lung din sectorul transporturilor.



Electrolizoare PEM – Contribuții și provocări la dezvoltarea cunoașterii în domeniu
Principiul de funcţionare al electrolizorului PEM se bazează pe descompunerea apei în oxigen și hidrogen ca urmare a trecerii unui curent electric. La aplicarea unei tensiuni în curent continuu, moleculele de apă de la anod se descompun în oxigen şi protoni, fiind eliberaţi și electroni. Protonii (ioni H+) trec printr-o membrană conductoare de protoni spre catod, unde sunt reduşi la hidrogen gazos prin incorporarea electronilor din circuitul extern. Componenta „activă” a electrolizorului PEM unde are loc conversia electrochimică a energiei (energia electrică fiind transformată în energie chimică) este ansamblul membrană electrod (MEA).
Activitățile de cercetare industrială și dezvoltare experimentală derulate în cadrul proiectului au vizat optimizarea tuturor componentelor electrolizorului. Menționăm doar una dintre aceste componente, și anume membranele perfluoro-sulfonice obținute, fiind posibilă îmbunătățirea performanțelor prin încorporarea în matricea polimeră de nanoparticule de grafenă. S-a reușit astfel îmbunătățirea stabilității mecanice, chimice și termice a membranelor compozite realizate și creșterea valorilor de conductivitate protonică comparativ cu membrana comercială. Rezultatele obținute sunt în curs de brevetare, fiind depusă la OSIM o cerere de brevet de invenție. („Procedeu de sinteză de membrane perfluorosulfonice cu depuneri de oxid de grafenă”, A/00366/24.05.2018).

Perspective și priorități în domeniu
ICSI Rm. Vâlcea s-a angajat ferm să îşi creeze o poziție puternică ca partener de încredere la nivel național și internațional pe domeniul unor topici-cheie, în care noi credem şi gândim că avem o foarte bună bază de pornire. Tehnologia electrolizei PEM reprezintă o astfel de direcție de cercetare, oferind perspective promițătoare pentru stocarea energiei la scară largă, și având nevoie doar de cel mai simplu dintre reactanți, apa. Noua tehnologie corespunde nevoilor de stocare a surplusului de energie din sursele regenerabile, putând susține rate de creștere extrem de ridicate, precum și cicluri succesive de pornire-oprire a alimentării cu energie.
Rezultatele obținute în cadrul poiectului RESTORE creează premisele pentru dezvoltarea de noi tipuri de servicii de cercetare la nivelul Institutului, în domeniul energeticii hidrogenului și a tehnologiei electrolizoarelor. Nucleul de cercetare creat în ICSI are capabilitatea necesară pentru a asigura serviciile de transfer tehnologic a electrolizoarelor PEM și a elementelor componente ale acestora. La momentul actual, expertiza și experiența dobândită în activitățile de cercetare-dezvoltare au condus la demararea unei colaborări cu o companie privată care dorește elaborarea unui studiu de fezabilitate pentru proiectarea, realizarea și implementarea unui sistem de 10 kWh pentru stocarea energiei solare. Acest sistem va avea la bază stocarea surplusului de energie sub formă de hidrogen obținut prin electroliză și re-conversia lui în energie electrică (când este necesară) prin intermediul pilelor de combustibil.
Putem afirma că proiectul RESTORE a condus la crearea de capabilitate științifică referitoare la tehnologia electrolizei PEM, capabilitate care va fi definitorie pentru a crește participarea ICSI în sectorul CDI la nivel național și internațional. Noile serviciile de cercetare ce pot fi oferite vor asigura implicarea ulterioară a ICSI în programe tematice naționale pentru care producerea de hidrogen din surse regenerabile este de interes, dar și în proiecte și parteneriate la nivel european și internațional.



Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite