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              Heraeus和Sibanye Stillwater引入釕基催化劑,以減少PEM水電解對銥的依賴
              時間:2023-12-05 文章來源:
                

              氫能已成為能源轉型的一個基本要素,據氫能委員會宣布,預計到2030年,氫能發電量將達到175吉瓦。值得注意的是,預計未來40%的產能將使用PEM電解生產,這是一種依賴銥的技術,銥是一種供應極為有限的元素。由于每年只開采約9公噸銥,并且在各個行業中廣泛使用,供應瓶頸迫在眉睫——除非實施減少質子交換膜應用中銥用量的解決方案。

              目前,建設一吉瓦的產能需要大約400公斤銥。為了避免供應瓶頸,有必要將其減少到每吉瓦100公斤以下。HeraeusSibanye Stillwater合作,于20231114日在法蘭克福舉行的P2X會議上發布了其最新解決方案,以應對可持續氫氣生產的關鍵挑戰。Heraeus推出了一種用于PEM水電解的釕基催化劑,將釕基催化劑的高活性與迄今為止在氫氣生產過程中尚未實現的穩定性相結合,與氧化銥催化劑相比,可以節省85%的銥,緩解潛在的供應問題。釕的初級產量是銥的3.5倍。這一突破大大降低了材料成本和對銥的依賴,大大提高了氫氣生產的可持續性。

              除了銥,釕還催化析氧反應(OER),這是PEM電解的關鍵階段。釕具有比銥優越的催化活性,但在PEM電解槽堆疊的具有挑戰性的條件下缺乏穩定性。Heraeus的概念通過以新穎的方式結合釕和氧化銥來解決這個問題,增強穩定性,同時保持釕提供的增加的催化活性。

              這種釕銥氧化物材料類別提供了前所未有的活性提升。該催化劑可以實現比氧化銥高達50倍的質量活性,并且與單獨的氧化釕不同,它在操作條件下保持穩定。加速降解測試證實了其在30000次循環后的穩定性,表現出明顯低于氧化釕和氧化銥的活性損失。這些發現得到了Mattiq的驗證,Mattiq是一家總部位于美國芝加哥的初創公司,它結合了化學和材料科學領域的行業專業知識,并為開發項目進行了高通量篩選實驗。

              通過加入釕,Heraeus不僅有助于緩解潛在的供應瓶頸,還帶來了巨大的商業效益。通過實施這一突破,可以顯著降低90%的材料成本資本支出,確保氫氣生產在經濟上更加可行和高效。

              Philipp Walter博士,Heraeus新業務發展執行副總裁表示:我們的新型釕基催化劑大幅減少了每吉瓦所需的資本支出,這不僅解決了銥供應問題,而且具有經濟意義。正是這樣的解決方案將支持氫工業的必要規模擴大,使我們更接近實現我們的全球綠色能源目標。

              Sibanye Stillwater首席執行官Neal Froneman評論道:作為全球最大的原生銥生產商,我們堅信,考慮到供應,這些金屬的可持續需求對整個行業都是有益的。Heraeus迄今為止在工作中取得的可喜進展令人鼓舞,我們高度重視我們在這方面的合作伙伴關系。

              在氫經濟的產品組合中,Heraeus已經提供了另一種基于載體氧化銥的銥節省催化劑。Heraeus氫氣系統研發主管Christian Gebauer表示:我們認識到,不同的操作環境可能需要不同的解決方案;一種催化劑在獨特的條件下可能表現更好,而另一種催化劑可能在其他操作邊界下更適合。這兩種催化劑的美妙之處在于它們有可能在應用中進一步降低銥含量。我們的長期前景是開發最終將銥含量降至每吉瓦15公斤的解決方案。這些進步將為2030年后的超規?;蜷_大門,并代表著在實現可持續氫能產業和加強綠色能源未來方面邁出的重要一步。


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