Переход к низкоуглеродной экономике требует масштабного внедрения технологий получения «зеленого» водорода, однако текущие методы производства сталкиваются с проблемой долговечности оборудования. Группа немецких инженеров приступила к созданию автоматизированного испытательного стенда для щелочного электролиза, который позволит увеличить срок службы ключевых компонентов систем.
Сегодня большая часть водорода в мире производится из ископаемого топлива, что сопровождается значительными выбросами углекислого газа. На долю такого «серого» водорода приходится около 2% глобальной эмиссии. Электролиз воды с использованием возобновляемых источников энергии считается экологически чистой альтернативой, но агрессивная рабочая среда внутри электролизеров ограничивает их экономическую эффективность.
В рамках совместного проекта компании iChemAnalytics, Max Schlötter и WHW Hillebrand работают над созданием новых покрытий для электродов, способных сохранять стабильность более 80 тысяч часов. В щелочных электролизерах в качестве электролита используется раствор гидроксида калия концентрацией 15–30%. Эта жидкость крайне коррозийна и постепенно разрушает мембраны и электроды, что ведет к падению напряжения и снижению эффективности реакции.
Для точного контроля процесса инженеры интегрировали в испытательный стенд промышленные рефрактометры компании Vaisala. Приборы позволяют в режиме реального времени отслеживать концентрацию щелочи при температуре до 80 градусов Цельсия и давлении до 5 бар. Традиционные лабораторные методы анализа были признаны неэффективными из-за длительного ожидания результатов, что делало невозможным оперативное управление процессом.
Особенность используемой технологии заключается в измерении угла преломления света в жидкой среде. На показания датчиков не влияют пузырьки газа, цвет раствора или наличие взвешенных частиц, что критически важно для условий внутри электролизера. Постоянный мониторинг состояния электролита позволяет оптимизировать условия работы системы и минимизировать износ материалов.
Проект, начатый в 2023 году, рассчитан до середины 2026 года. Первые результаты испытаний новых покрытий были представлены на профильной конференции в Берлине. Специалисты рассчитывают, что автоматизация контроля и использование новых износостойких материалов сделают производство водорода более конкурентоспособным по сравнению с традиционными методами декарбонизации.