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韓國低碳電解製氫每天製造5.7公斤氫氣
為實現淨零目標能源領域也朝低碳氫﹑綠氫發展﹐其中電解水製氫的關鍵角色便是電解槽。最近韓國科學家成功研發出8kW固態氧化物電解槽﹐每天可以製造出5.7公斤氫氣﹐未來也將與三星(Samsung)子公司三星電機和氫燃料開發Bumhan Industries攜手合作。
目前的電解製氫方式分別是鹼性電解法﹑質子交換膜電解及新興技術陰離子交換膜﹑固態氧化物電解(solid oxide electrolysis cell﹐SOEC)﹐其中固態氧化物電解顧名思義依靠固態氧化物或陶瓷來產生氫氣和氧氣﹐由陰極供應水﹐在外部分離單元中將氫氣與水分離﹐之後氫氧根離子會通過水性電解質流到陽極產生氧氣。
SOEC是種高效製氫技術﹐利用高溫蒸汽電解氫氣和氧氣﹐當應用在氫氣需求較高﹑或是蒸氣供應多的場所像是核電廠﹑鋼鐵石化廠﹑氨氣廠時﹐韓國能源研究所(KIER)研究人員指出與其他電解方法相比﹐可減少25%以上電力消耗。
研究團隊已經藉由分層陶瓷電池﹑隔離層(separator plates)和密封材料建造打造新型SOEC堆。該技術的優勢在於用採用衝壓成型製出隔離層。研究團隊表示﹐現有工藝每天最多只能製造100個隔離層﹐但如果用壓製成型法﹐就能提高到1,000多個有效降低製造成本和加速製程。
研究團隊還聲稱﹐新技術能最大化電池和隔離層之間的接觸面積﹐維持性能均衡﹐透過硬焊(brazing)密封模組堆﹐即使面對熱衝擊或溫度快速變化﹐電池堆也能最大程度減少氫氣洩漏維持穩定性能。目前已經開發出的8 kW固態氧化物電解槽﹐可穩定運作2,500小時﹐每天生產超過5.7公斤氫氣。KIER表示﹐目前正在與三星電機和燃料電池開發商Bumhan Industries合作﹐進一步改良製造流程。
根據國際能源總署(IEA)預測﹐2030年低碳氫的年產量預計將比2023年增加30倍以上﹐預計將達到3,800萬噸。其中水電解製氫預計約2,700萬噸。與其他技術相比﹐SOEC可以用相對較少的電力生產大量氫氣﹐是未來電解和碳中和的有力候選者。
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