เมื่อไม่นานมานี้ ตัวเร่งปฏิกิริยา eHy-1002 พอรัสอิริเดียมออกไซด์ (IrO₂) ของ Momentum Conservation Green Energy สามารถทำงานได้อย่างเสถียรเกิน 15,000 ชั่วโมง นับเป็นความก้าวหน้าสำคัญในเทคโนโลยีตัวเร่งปฏิกิริยาขั้วบวกแบบ PEM water electrolysis และวางรากฐานที่สำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง
ภูมิหลังทางเทคนิคและความท้า้าทายของอุตสาหกรรม
เทคโนโลยี Proton exchange membrane (PEM) water electrolysis มีความเข้ากันได้ดีกับแหล่งพลังงานใหม่ที่ผันผวน เช่น พลังงานลมและโซลาร์เซลล์ เนื่องจากข้อดีเช่น การใช้พลังงานต่ำ ความหนาแน่นกระแสสูง ขนาดเครื่องอิเล็กโทรไลซ์กะทัดรัด และช่วงการปรับกำลังงานกว้าง ในฐานะวัสดุหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพและต้นทุนของเครื่องอิเล็กโทรไลซ์ การเพิ่มประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาขั้วบวกจึงเป็นจุดสนใจหลักในการวิจัยของอุตสาหกรรมเสมอมา
ตัวเร่งปฏิกิริยาขั้วบวกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องอิเล็กโทรไลซ์แบบ PEM ในปัจจุบันคือรูไทล์-อิริเดียมไดออกไซด์ (IrO₂) แต่ต้องเผชิญกับสองปัญหาหลัก: ประการแรก กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาดั้งเดิมจำเป็นต้องปรับปรุง—พลังงานกระตุ้นปฏิกิริยาที่สูงเกินไปในปฏิกิริยาออกซิเจน evolution (OER) ทำให้ overpotential ขั้วบวกคิดเป็น 30%–50% ของ overpotential ทั้งหมดของเครื่องอิเล็กโทรไลซ์ ซึ่งจำกัดการปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานของระบบ ประการที่สอง การพึ่งพาอิริเดียมสูง—ปริมาณอิริเดียมในเมมเบรนอิเล็กโทรดมักสูงถึง 1–2 มก./ซม.² ในขณะที่ทรัพยากรอิริเดียมมีน้อยและราราคาสูง ส่งผลอย่างร้ายแรงต่อการขยายตัวในเชิงพาณิชย์ของเทคโนโลยี PEM water electrolysis
จุดเด่นและความก้าวหน้าหลักของผลิตภัณฑ์
เพื่อแก้ไขจุดบกพร่องในอุตสาหกรรม ตัวเร่งปฏิกิริยา eHy-1002 porous IrO₂ ของ Momentum Conservation บรรลุการคิดค้นใหม่ทั้งในด้านโครงสร้างและองค์ประกอบวัสดุ:
- นวัตกรรมโครงสร้าง: แตกต่างจาก IrO₂ แบบเกรนทั่วไป มันแสดงลักษณะชั้นที่มีรูพรุนอย่างสม่ำเสมอ โดยมีความพรุนสูงถึง 74% โครงสร้างนาโนที่มีรูพรุนสูงเป็นพิเศษนี้เปิดเผยตำแหน่งอิริเดียมขอบที่มีกิจกรรมสูงอย่างเต็มที่ ทำให้เกิดการปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายโอนมวล การถ่ายโอนประจุ และกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบประสานกัน
- ความก้าวหน้าในองค์ประกอบวัสดุ: สัดส่วนมวลอิริเดียมรวมลดลงเหลือประมาณ 70 wt% ทำให้สมดุลระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน ในขณะที่ลดการพึ่งพาโลหะมีค่า ซึ่งให้การสนับสนุนสำคัญในการลดต้นทุนทั้งหมดของเมมเบรนอิเล็กโทรด
ตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลัก
ตัวเร่งปฏิกิริยา eHy-1002 แสดงประสิทธิภาพและความเสถียรที่ยอดเยี่ยม แม้ในสภาวะการบรรจุต่ำ โดยมีปริมาณอิริเดียมบนเมมเบรนอิเล็กโทรดเพียง 0.75 มก./ซม.²:
- ประสิทธิภาพ: 1.96V @ 4A/ซม.² @ N115 @ 80°C รักษาประสิทธิภาพความหนาแน่นกระแสสูงที่การบรรจุอิริเดียมต่ำ ทลายข้อจำกัดของตัวเร่งปฏิกิริยาแบบดั้งเดิมที่ต้องการ "การบรรจุสูงเพื่อประสิทธิภาพสูง"
- ความทนทาน: ทำงานอย่างเสถียรเกิน 15,000 ชั่วโมง ด้วยอัตราการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่า 3 ไมโครโวลต์/ชั่วโมง ซึ่งเกินค่าเฉลี่ยอุตสาหกรรมอย่างมากในด้านความเสถียรในการทำงานระยะยาว และเป็นไปตามข้อกำหนดอายุการใช้งานวัสดุที่เข้มงวดสำหรับการประยุกต์ใช้ในระดับกว้าง
ขีดความสามารถและบริการการประยุกต์ใช้
ผลิตภัณฑ์ eHy-1002 แบบพรุน (IrO₂) ได้รับการยืนยันจากลูกค้าอุตสาหกรรมหลายรายแล้ว โดยมีขีดความสามารถสูงถึง 600 กรัม/วัน และมีความสามารถในการจัดส่งเป็นล็อต สำหรับลูกค้าหลัก บริษัทยังให้บริการการเตรียมสารละลายตัวเร่งปฏิกิริยาและคำแนะนำกระบวนการเคลือบ เพื่อช่วยเหลือลูกค้าในการบรรลุการนำเทคโนโลยีไปใช้และปรับตัวให้เข้ากับสายการผลิต ข้อมูลการทดสอบและกรณีศึกษาการประยุกต์ใช้สาธิตจะได้รับการอัปเดตอย่างต่อเนื่องในอนาคต เพื่อส่งเสริมการพัฒนาทั่วทั้งอุตสาหกรรม
ความสำคัญเชิงกลยุทธ์ทางเทคนิคและคุณค่าค่าทางอุตสาหกรรม
ความก้าวหน้าหน้าทางเทคโนโลยีของตัวเร่งปฏิกิริยา eHy-1002 ไม่เพียงแต่แก้ไขปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพพลังงานและต้นทุนของตัวเร่งปฏิกิริยาขั้วบวกในเทคโนโลยี PEM water electrolysis เท่านั้น แต่ยังมีความหมายอย่างลึกซึ้งต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานไฮโดรเจน: ในด้านหนึ่ง การลดการพึ่งพาอิริเดียมสามารถลดต้นทุนการผลิตของเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM ลงได้อย่างมาก เร่งการบูรณาการขนาดใหญ่กับพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ ในอีกด้านหนึ่ง ความเสถียรและความเข้ากันได้สูงให้การสนับสนุนวัสดุหลักที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้มากขึ้นสำหรับการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว ช่วยลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพในห่วงโซ่อุตสาหกรรม "ไฟฟ้า้าสีเขียวสู่ไฮโดรเจนสีเขียว" และให้แรงผลักดันทางเทคโนโลยีที่สำคัญต่อการบรรลุเป้าหมาย "คาร์บอนคู่" ของประเทศและการพัฒนาที่มีคุณภาพสูงของอุตสาหกรรมพลังงานไฮโดรเจน
