US-amerikanischer grüner Wasserstoff kommt auf Hochtouren, Politik hin oder her

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Oh, die Ironie, es brennt. Das überparteiliche Infrastrukturgesetz wurde 2021 vom Kongress mit Stimmen von Gesetzgebern auf beiden Seiten verabschiedet, darunter auch von denen, die die Industrie für fossile Brennstoffe unterstützen. Sie wussten nicht, dass das neue Gesetz den Hühnern mit erneuerbarer Energie die Möglichkeit gibt, nach Hause zum Schlafen zu kommen. Als jüngstes Beispiel hat das US-Energieministerium gerade eine neue BIL-Finanzierungsrunde in Höhe von 750 Millionen US-Dollar angekündigt, die darauf abzielt, Wasserstoff aus fossilen Quellen durch grünen Wasserstoff aus Wasser zu ersetzen.

Vom Elektrostapler bis zum grünen Wasserstoff

Das US-amerikanische Startup für grünen Wasserstoff Plug Power schickte eine E-Mail CleanTechnica am 13. März, um uns an die neue Finanzierungsrunde zu erinnern, also konzentrieren wir uns darauf.

Wenn Ihnen dieser Name bekannt vorkommt, dann sollte es so sein. Plug Power tauchte erstmals auf CleanTechnica Bereits während der Obama-Regierung war dies auf dem Radar, als das Energieministerium den Ersatz konventioneller Gabelstapler durch Brennstoffzellen-Elektrostapler förderte, um zur Reduzierung der Emissionen am Arbeitsplatz beizutragen, insbesondere in Lagerhäusern und anderen Innenräumen.

Batteriebetriebene Gabelstapler sind eine weitere emissionsfreie Option für Innenarbeitsplätze. Doch in der engmaschigen Welt der Logistikabläufe ist Brennstoffzellen können Zeit und Platz sparen im Vergleich zu Batteriemanagementsystemen.

Die Idee hat sich durchgesetzt und Plug Power stellt immer noch Brennstoffzellen-Gabelstapler her. Allerdings hat sich seit Anfang der 2000er Jahre viel verändert. Damals wurde praktisch die gesamte weltweite Versorgung mit Wasserstoff aus Erdgas gewonnen, ein geringerer Anteil stammte auch aus Kohle. Neue Technologien beginnen endlich, alternative, erneuerbare Wasserstoffressourcen anzubieten.

Gas und Kohle aus der Wasserstoffversorgungskette herauszufiltern, ist viel mehr als nur eine Frage von Brennstoffzellen. Wenn morgen jede Brennstoffzelle auf der Erde verschwinden würde, würde Wasserstoff die Weltwirtschaft immer noch mit Input für Düngemittel, Lebensmittelverarbeitung, Pharmazeutika, Metallurgie und Raffineriesysteme und andere Industrien ankurbeln.

Fossile Brennstoffe dominieren immer noch mit großem Abstand die weltweite Wasserstoffversorgung, aber zwei aktuelle Entwicklungen – kostengünstige erneuerbare Energien und neue Elektrolysetechnologie – haben zusammen dazu geführt, dass erneuerbarer grüner Wasserstoff auf dem Markt Fuß fassen kann (weitere Informationen zu Brennstoffzellen und erneuerbarem H2 finden Sie hier). .

BIL startet Sneak-Angriff auf fossile Brennstoffe mit grünem Wasserstoff

Plug Power ist eines dieser US-Startups, die in den Anfangsjahren Höhen und Tiefen erlebten, insbesondere als der Schwerpunkt auf Brennstoffzellenmobilität lag. Das Unternehmen ist vor einigen Jahren auf grünen Wasserstoff umgestiegen und hat sein Geschäft um die Herstellung von Elektrolysesystemen erweitert, die erneuerbare Energie nutzen, um Wasserstoffgas aus Wasser zu gewinnen.

In den neuesten Nachrichten erinnerte das Energieministerium Anfang dieser Woche alle daran, dass die BIL eine Milliarde US-Dollar für ein Programm zur Senkung der Kosten für sauberen Wasserstoff bereitstellt, das von der ersten Forschung bis zur endgültigen Demonstration reicht. Weitere 500 Millionen US-Dollar sind für ein ähnliches Programm vorgesehen, das sich auf die Herstellung und das Recycling von Geräten mit sauberem Wasserstoff konzentriert.

Das Wort „sauber“ ist im Wasserstoffbereich etwas überladen, da einige Akteure im Bereich der fossilen Energie (Sie wissen, wer Sie sind) versucht haben, konventionelle Wasserstoffsysteme mit Kohlenstoffabscheidung in die Kategorie „sauber“ einzuordnen. Manchmal täuschen sie vielleicht einige Leute, aber für diese BIL-Finanzierungsrunde investiert das Energieministerium 750 Millionen US-Dollar in grünen Wasserstoff aus Wasser.

„Diese Projekte werden voranschreiten Elektrolysetechnologien und die Herstellungs- und Recyclingkapazitäten für saubere Wasserstoffsysteme und -komponenten verbessern“, betont das Energieministerium mit Blick auf die 52 Projekte, die für die neue Förderrunde ausgewählt wurden.

Neue, verbesserte PEM-Elektrolyseure kommen

Membranfreie Elektrolyseure und andere Varianten befinden sich in der Entwicklung, aber der Markt für kommerzielle Elektrolyseure wird heute von der Protonenaustauschmembrantechnologie dominiert. Eines der Hauptanliegen des Energieministeriums war die Senkung der hohen Kosten der sorgfältig kalibrierten Membran sowie die Verwendung umweltfreundlicherer Materialien.

Die in PEM-Systemen üblicherweise verwendete Membran wird mit hergestellt perfluorierte Materialien, die aufgrund ihrer Stabilität und thermischen Toleranz bevorzugt werden. PFCs und ihre übergeordneten Verbindungen, PFAS, sind seit den 1950er Jahren weit verbreitet. Diese „ewigen Chemikalien“ sollen jedoch, insbesondere in Lebensmittelverpackungen, eliminiert werden.

Werfen wir vor diesem Hintergrund einen kurzen Blick auf neun Auszeichnungen, bei denen Plug Power entweder führend ist oder an denen es teilnimmt (alle Einzelheiten erfahren Sie hier). die Energieabteilung hier).

Plug Power leitet einen Zuschuss, der darauf abzielt, perfluorierte Materialien in PEM-Elektrolyseursystemen durch eine Alternative zu ersetzen, einschließlich Additiven, um einen sicheren und effizienten Betrieb zu gewährleisten.

Ebenso steht die Reduzierung „ewiger Chemikalien“ (so ihre Worte) in Brennstoffzellenmembranen im Mittelpunkt eines weiteren BIL-Zuschusses, an dessen Spitze das Unternehmen Ionomr Innovations steht. Zu den Projektpartnern gehören Plug Power, die Firma Johnson Matthey und die University of California – Irvine. „Das Projekt wird innovative Kohlenwasserstoffmembranen entwickeln, um die etablierten fluorierten Materialien zu ersetzen“, erklärt Plug Power. Kohlenwasserstoffmaterial bezieht sich im Allgemeinen auf eine Art Polymer oder Kunststoff, wir wenden uns jedoch an Plug Power, um weitere Einzelheiten zu erfahren. Bleiben Sie also auf dem Laufenden.

Auch die Fertigung im Gigawatt-Maßstab steht im Fokus. Im Rahmen dieses Zuschusses wird Plug Power ein Team leiten, das neue, automatisierte Systeme zur Herstellung von PEM-Elektrolysesystemen entwickelt und gleichzeitig die Kosten senkt. „Dieses Projekt wird die Herstellung von Membran-Elektroden-Baugruppen und die Stapelmontage automatisieren und eine automatisierte Inspektion mit maschinellem Lernen ermöglichen, um die Abnahmeprüfung im Werk zu beschleunigen“, bemerkt Plug Power.

Im Rahmen einer entsprechenden Auszeichnung wird Plug Power mit Unterstützung des National Renewable Energy Laboratory des Energieministeriums ein 30-Millionen-Dollar-Projekt leiten, das darauf abzielt, die bestehende Produktion eines „weltweit führenden Anbieters sauberer Wasserstofftechnologien“ um 20.000 Brennstoffzellenstapel zu erweitern. Wenn Sie eine Idee haben, wer dieser Weltmarktführer sein könnte, hinterlassen Sie uns eine Nachricht im Kommentarthread.

Alkalische Elektrolyseure haben einen Moment Zeit

Neben der PEM-Technologie ist das Energieministerium auch an einer alternativen Technologie namens alkalischer Elektrolyse interessiert. Die Vorabkosten von alkalischen Systemen sind niedriger als bei PEM, es müssen jedoch noch einige Probleme in Bezug auf Leistung und Betriebskosten behoben werden. Obwohl alkalische Systeme als effizienter für die Produktion von grünem Wasserstoff im großen Maßstab gelten, ist ihr Einsatz auf Fälle beschränkt, in denen dies nicht erforderlich ist ein hohes Maß an Reinheit.

Nach dem aktuellen Stand der Dinge plädiert Plug Power für PEM. Allerdings hat das Unternehmen offenbar einige Ideen zur Verbesserung der in alkalischen Systemen verwendeten Membran, da es Partner bei einem weiteren Preis des Energieministeriums an Ionomr ist, der auf die Entwicklung einer neuen alkalischen Membran abzielt. Wenn alles nach Plan verläuft, wird die neue Membran zu Produktionsverbesserungen und einer Skalierung führen. Die anderen Partner sind Teledyne Energy Systems, De Nora Technologies und die University of South Carolina.

Grüner Wasserstoff von der Wiege bis zur Bahre

Plug Power ist außerdem an vier weiteren Projekten beteiligt, die BIL-Mittel erhalten. Diese vier Projekte unterstützen die Skalierung und Fertigung mit neuen Systemen und Materialien:

Das neue H2CIRC-Konsortium unter der Leitung des American Institute of Chemical Engineers hat die Aufgabe, Lieferketten-, Recycling- und andere Lebenszykluslösungen für PEM-Brennstoffzellen und Elektrolyseure zu entwickeln.

Die Firma ACS Industries wird ein Frühphasenprojekt leiten, das darauf abzielt, die Leistung von PEM-Elektrolyseuren zu verbessern.

Das Unternehmen Materic wird eine neue, kostengünstige Lieferkettenlösung für Brennstoffzellen leiten, die von dem Unternehmen Materic geleitet wird.

Das Kuratorium der Leland Junior University in Kalifornien wird ein theoriebasiertes Projekt leiten, das zu kostengünstigen Hochleistungskatalysatoren für PEM-Systeme führt. Das klingt etwas mysteriös, aber zu den Partnern gehören neben Plug Power auch das SLAC National Accelerator Laboratory des Energieministeriums und die Carnegie Mellon University.

Um auf das Thema „sauberer“ Wasserstoff zurückzukommen: Es gab einige Bedenken hinsichtlich des Engagements des Energieministeriums, fossile Inputs aus der Wasserstoffversorgungskette zu entfernen. Ein Teil der Bedenken ergibt sich aus einer in die BIL eingetragenen Finanzierungsausgliederung für Erdgas, die sich auf die Verwaltung der Finanzierung des neuen Regional Clean Hydrogen Hubs-Programms durch das Energieministerium auswirkt.

Das Energieministerium kann diesen Teil des BIL-Finanzierungsstroms nicht einfach ignorieren, aber die neue Finanzierungsrunde für die Elektrolyse deutet darauf hin, dass Erdgasakteure laufen müssen, um mitzuhalten. Das Energieministerium hat eingestellt ein Ziel von 1,00 USD pro Kilogramm für 2031 für grünen Wasserstoff, an welchem ​​Punkt Bloomberg gehört zu denen, die das erwarten Erdgas wird ausfallen des Laufens.

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Bild: Die US-amerikanische Industrie für grünen Wasserstoff erhält Unterstützung durch das überparteiliche Infrastrukturgesetz, das neue Projekte finanziert Kosten senken und Produktion steigern (Mit freundlicher Genehmigung von Plug Power).