Mit grünem Wasserstoff aus Abwasser ist etwas im Gange

Melden Sie sich an für Tägliche Nachrichten-Updates von CleanTechnica per E-Mail. Oder Folgen Sie uns auf Google News!

---

Erdgas hat die weltweite Wasserstoffversorgung seit Jahrzehnten fest im Griff, und die Interessenvertreter im Gassektor freuen sich darauf, noch mehr davon zu erfahren, woher dieser Wasserstoff kommt. Dennoch drängt grüner Wasserstoff aus erneuerbaren Ressourcen zunehmend auf den Markt. Die Kosten sind derzeit relativ hoch, aber grüner Wasserstoff ist eine neue Branche mit Raum für die Förderung von Skaleneffekten, Effizienzsteigerungen in der Lieferkette und neuen Technologien.

Der lange Weg zu kostengünstigem grünem Wasserstoff

Wasserstoff ist das Fett für die Räder moderner Industrie- und Agrarwirtschaften, aber er fesselt die Wirtschaftstätigkeit auch an Erdgas und andere fossile Ressourcen. Etwa 95 % des in den USA produzierten Wasserstoffs stammen beispielsweise aus Erdgas.

Das US-Energieministerium hat sich die Reduzierung zum Ziel gesetzt die Kosten für „sauberen“ Wasserstoff auf 2 US-Dollar pro Kilogramm bis 2026 und 1 US-Dollar pro Kilogramm im Jahr 2031, was einen starken Rückgang gegenüber dem Basiswert von 5 US-Dollar pro Kilogramm im Jahr 2020 darstellt (zusätzlich zu verschiedenen nichtfossilen Quellen zählt das Energieministerium Erdgas mit Kohlenstoffabscheidung zu den „sauberen“ Quellen). Regenschirm, was sich auch auf die Kosten auswirkt).

Skeptiker spotteten darüber, dass die Zielvorgaben zur Kostensenkung unrealistisch seien. Bloomberg NEF gehört allerdings nicht dazu NEF Ich habe letzten August die Zahlen ermittelt und das Bild war nicht schön. Sie berechneten die Kosten für die Herstellung von Wasserstoff aus fossilen Ressourcen, ohne Kohlenstoffabscheidung, im Bereich von 0,98 bis 2,93 $/kg. Durch die zusätzliche Kohlenstoffabscheidung stiegen die Kosten auf 1,8 bis 4,7 US-Dollar/kg, doch grüner Wasserstoff blieb immer noch im Staub.

„Und grüner Wasserstoff, der durch elektrische Ladung durch Wasser erzeugt wird, kostet satte 4,5 bis 12 US-Dollar pro Kilo[gram]“, berichtete NEF.

Allerdings ist das nur das Hier und Jetzt. NEF warf einen Blick auf die nahe Zukunft und berechnete, dass grüner Wasserstoff in immer mehr wichtigen globalen Märkten, beginnend mit Brasilien, China, Indien, Spanien und Schweden, den aus fossilen Quellen gewonnenen Wasserstoff schlagen würde.

Viele Wege zu grünem Wasserstoff

Im Hinblick auf die Kostensenkung gelang in den letzten Jahren ein entscheidender Durchbruch für grünen Wasserstoff, als die Kosten für Wind- und Solarenergie zu sinken begannen. Dies hatte erhebliche Auswirkungen sowohl auf die Wirtschaftlichkeit als auch auf die Umwelt bei Elektrolysesystemen, bei denen Elektrizität eingesetzt wird, um Wasserstoff aus Wasser zu lösen (sehen Sie sich hier unser Wasserstoffarchiv an).

Wasserelektrolyse kommt regelmäßig vor CleanTechnica Radar, wir haben jedoch auch photoelektrochemische Zellen, mikrobielle Brennstoffzellen und andere Alternativen zur Kenntnis genommen, die Wasserstoff produzieren, ohne auf Erdgas angewiesen zu sein.

Senkung der Kosten der Elektrolyse

Scale-up und die Entwicklung der Lieferkette sind zwei wichtige Hebel, um die Kosten von Elektrolysesystemen zu senken. Auch technologische Innovationen kommen ins Spiel. Schauen wir uns vor diesem Hintergrund die Idee an, die Elektrolyse mit anderen Systemen zu kombinieren, um Wasserstoff aus erneuerbaren Ressourcen zu gewinnen.

Damals im Jahr 2013 CleanTechnica nahm Kenntnis von einem grünen Wasserstoffprojekt in einer Kläranlage in Kalifornien, bei dem das Lawrence Livermore National Laboratory des US-Energieministeriums mit dem Startup Chemergy zusammenarbeitete, um Wasserstoff aus dem organischen Material im kommunalen Abwasser zu erzeugen.

Das Suppe-zu-Nuss-Experiment wurde in einer Abwasseraufbereitungsanlage in Kalifornien durchgeführt und mit vom US-Verteidigungsministerium entwickelten Wasserstoff-Brennstoffzellen unterstützt. Das Endziel bestand darin, die Brennstoffzellen zur Stromerzeugung für den Betrieb der Kläranlage zu nutzen.

Anstatt mit der Elektrolyse zu beginnen, beginnt das Chemergy-System mit einem Reaktorschritt, der produziert Bromwasserstoff Gas. Das Gas wird in Wasser eingeleitet, wodurch flüssige Bromwasserstoffsäure entsteht. Die Flüssigkeit wird schließlich durch ein Elektrolysesystem geleitet, das denen ähnelt, die bei der Herstellung von Chlor verwendet werden.

Wenn Sie sich fragen, warum Sie für die Elektrolyse nicht einfach einfaches Wasser verwenden sollten, ist das eine gute Frage. Die Bindungen in Bromwasserstoffsäure sind viel schwächer als die in reinem Wasser, wodurch das Elektrolysesystem effizienter arbeitet. Das hat die Aufmerksamkeit auf sich gezogen Halliburton Labsdas Chemergy letztes Jahr als eines von drei Unternehmen für die Teilnahme an seinem Accelerator-Programm ausgewählt hat.

Chemergy hat seinen Abfallstrom auch auf verschmutzte Kunststoffabfälle und andere Materialien ausgeweitet und vermarktet diese derzeit proprietäres HyBrTec-Wasserstoffsystem auf einem Energy-as-a-Service-Modell.

Beruhigung der Iridiummembran-Panik

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Senkung der Kosten für Elektrolyseurmembranen. Der Stein des Anstoßes ist Iridium, ein seltenes Edelmetall, das von der Elektrolyseurindustrie als reaktionsauslösender Katalysator für Membranen bevorzugt wird.

„Iridium hat sich zu einem großen, fetten Stolperstein auf dem Weg zu kostengünstigem grünem Wasserstoff entwickelt. Iridiumoxidkatalysatoren kümmern sich um die sauerstofferzeugende Seite der Elektrolyse in einem Polymerelektrolytmembran-Elektrolysesystem (PEM).“ CleanTechnica Anfang dieses Monats festgestellt.

„Trotz der hohen Kosten und des begrenzten Angebots bevorzugen PEM-Stakeholder Iridium aufgrund seiner Energieeffizienz, Stabilität und Haltbarkeit“, fügten wir hinzu.

Wenn alles nach Plan läuft, wird es nicht mehr lange dauern. Forscher haben sich auf Ruthenium als kostensenkenden alternativen Katalysator konzentriert. Ein Team der Rice University in Texas hat beispielsweise ermutigende Ergebnisse für mit Nickel dotiertes Aa gemeldet Rutheniumoxid-Katalysator.

Ein weiterer vielversprechender Weg Kostengünstige Elektrolyse ist Kobaltobwohl Probleme in der Kobalt-Lieferkette ein Problem darstellen könnten.

Schau mal, Ma, keine Membran

Noch eine andere Lösung stieß auf die CleanTechnica Radar letzte Woche, als uns das walisische Gasunternehmen Wales and West Utilities seine neuesten Nachrichten per E-Mail schickte.

„Wales & West Utilities ist Partnerschaft mit einem globalen Wasserstoffunternehmen, HydroStar, um die innovativen Elektrolyseur-Prototypen zu produzieren, die ungereinigtes Abwasser aus Prozessen oder Dächern nutzen, um die Kosten und Auswirkungen von grünem Wasserstoff zu reduzieren“, sagten sie. „Mit dieser Technik werden seltene Metalle aus dem Design entfernt und ein grüner, nicht korrosiver Elektrolyt verwendet, der an bestimmte Abwasserarten angepasst werden kann.

Das ist sozusagen ziemlich viel zu verdauen. Allerdings Forschung in Membranfreie Elektrolyseure hat sich rasant entwickelt, und Hydrostar gehört zu den Unternehmen, die bereit sind, die Technologie auf grünen Wasserstoff anzuwenden.

Der Plan sieht vor, dass Hydrostar drei Arten von membranfreien Elektrolyseuren für Wales und West produziert, wobei der Schwerpunkt auf Wasser mit verschiedenen Arten von Verunreinigungen liegt, darunter Regenwasserabfluss, Sturmüberlauf und Industrieabwasser.“

Hydrostar geht mit seiner firmeneigenen B9™-Elektrolytlösung sehr vorsichtig vor, weist jedoch darauf hin, dass die Inhaltsstoffe den Sicherheitsstandards der US-amerikanischen Federal Drug Administration und der Europäischen Union sowie anderen Umwelt- und Gesundheitsstandards weltweit entsprechen.

Unter dem Namen HydroSol vermarktet das in Großbritannien ansässige Unternehmen bereits ein 50 Kilowatt starkes, solarkompatibles, membranfreies Elektrolyseursystem. Die sofort einsatzbereiten modularen Einheiten können zu 1-Megawatt-Pods verbunden werden, die zu 100-Megawatt-Arrays kombiniert werden können.

Unterdessen soll das Projekt mit Wales und West im kommenden März seinen Höhepunkt erreichen, also behalten Sie es im Auge.

Wo ist der Kongress?

Natürlich wäre keine Geschichte über grünen Wasserstoff vollständig, ohne die Vorgänge im US-Repräsentantenhaus zu erwähnen, wo die republikanische Mehrheit mit der Wahl des Abgeordneten Mike Johnson aus Louisiana schließlich die überaus wichtige Position des Sprechers besetzte.

Nicht zufällig genießt der Abgeordnete Johnson weithin Anerkennung eine wichtige Rolle beim Versuch des ehemaligen Präsidenten Trump, die Wahl 2020 zu kippen, ein Versuch, der im gewaltsamen Aufstand vom 6. Januar 2021 seinen entscheidenden Moment erreichte.

Dieser Versuch, der Demokratie einen Schraubenschlüssel in den Weg zu legen, scheiterte, aber republikanische Mitglieder des Repräsentantenhauses und Senat haben bei ihren Bemühungen andere Schraubenschlüssel aufgegriffen behindern die normalen Funktionen der Regierung unter der demokratischen Regierung von Präsident Joe Biden. Kurz gesagt, sie haben die Schlacht verloren, aber nicht den Krieg – noch nicht.

Wie das Sprichwort sagt: Es ist nicht vorbei, bis es vorbei ist …

Folgen Sie mir @tinamcasey auf Bluesky, Threads, Post, LinkedIn und Spoutible.

Bildnachweis: Modulares System zur Herstellung von grünem Wasserstoff mit Solarstrom Mit freundlicher Genehmigung von Hydrostar.