如何制造更便宜绿氢？澳大利亚初创公司给出最优解
发布日期：2024/6/9
要想让无排放氢气成为广泛应用的气候解决方案，其成本必须大大降低，澳大利亚的一家初创公司声称，他们有办法做到这一点。
总部位于悉尼南部伍伦贡的Hysata公司已经从投资者那里筹集了1.11亿美元资金，用于扩大其电力制氢技术的规模。该公司的优势在于其电解槽的能量转换效率，而电解槽是一种从水中分离氢气的设备。
目前，绿氢的成本远远高于用污染严重的化石燃料制造的氢气，这阻碍了绿氢的应用推广。不过，随着世界各国政府提供巨额补贴以鼓励绿氢的生产，各方正在加大投资力度，试图缩小这一差距。彭博新能源财经(BloombergNEF)的数据显示，2023年对电解槽的投资增长了两倍多，达到87亿美元。
氢气是制造氨和提炼石油的关键原料，但如今大部分氢气都是用化石燃料制造的。根据国际能源署(IEA)的数据，这在2022年产生了大约9亿吨的二氧化碳排放量。使用可再生电力生产的氢气，在燃烧时只产生水，可以使其对气候更加友好。所谓的“绿氢”有可能在其他高排放工艺（比如钢铁生产、航运和电力储存）中取代天然气和煤炭，这些工艺几乎没有其他降低排放的选择。
要了解Hysata公司的技术，我们需要了解电解槽的内部原理。这种机器给水通电，把水分解成氢和氧这两种组成元素。在家里制作一个能产生少量氢气的电解槽非常容易。你所需要的只是两块固体金属、一些电线、盐水和电源。
首席工程官斯科特·亚伯拉罕森（图左）在Hysata电解槽工厂
制造优质电解槽所面临的挑战在于，保证尽可能提高电能制造氢气的转换效率。这是因为氢气的价格主要取决于制造氢气的电力成本：转换效率越高，生产成本越低。
当今最先进的商用电解槽可将大约75%的电能转化为氢气。能量损失的主要原因之一是气泡的形成，气泡会导致水无法与金属接触，而金属对水的分解至关重要。
考虑到电解槽将液态水转化为氢气，你可能认为出现气泡是不可避免的。但Hysata公司表示，他们已经找到了避免气泡产生的突破口。该公司的技术是Hysata的联合创始人、伍伦贡大学资深教授格里·斯维格斯(Gerry Swiegers)和他在澳大利亚的团队十年研究的成果。
在尝试了包括Gore-Tex在内的不同材料后，他的研究团队最终决定利用水的一种奇怪特性来避免产生气泡。这种特性就是毛细作用，即液体在细管状物体内可以克服地心引力而上升。这也是树木可以从地面吸收水分、上升到顶部叶子的作用力之一。
这样制造的电解槽中间有一层薄海绵，通过毛细作用将水向上吸。海绵两侧是含镍的多孔金属板，与薄薄的一层水接触。给电池通电后，水被分成氢气和氧气，氢气和氧气首先溶解在液体中，然后通过多孔电极输送出去，不会产生气泡。斯维格斯说，这样制造氢气的转换效率高达95%。
“我简直不敢相信这是真的，”斯维格斯说，“我认为我们的实验可能存在错误，于是我们让最优秀的同事反复重复实验。我们不断得到这些出色的结果。”
根据Hysata公司的估计，这一发现将带来“两位数”的成本节约。部分原因是制造氢气所需的能量更少，但也因为不需要其他电解器用来控制冷却泵或高压泵的设备。
2021年，斯维格斯与首席执行官保罗·巴雷特(Paul Barrett)和首席产品官汤姆-坎佩(Tom Campey)共同创立了Hysata公司。该公司的目标是利用目前筹集到的资金，扩大员工规模和生产能力，实现技术的商业化。
Hysata公司的投资者包括英国石油巨头英国石油公司(BP Plc)和风力涡轮机制造商维斯塔斯风力系统公司(Vestas Wind Systems A/S)的风险投资部门、韩国钢铁制造商浦项制铁控股公司(POSCO Holdings Inc)以及曾在德意志银行任职的银行家张堃(Cliff Zhang)共同创办的投资集团Templewater。
Hysata并不是唯一一家声称找到了制氢效率高达95%方法的公司。总部位于以色列的H2Pro公司称，该公司的“两步法”绿色制氢工艺也能突破这一标准。还有一些公司利用热能和电力来制造绿氢，声称这样可以降低制造氢气的总体费用。
Hysata公司的巴雷特说，他预计这家初创公司的商业规模装置最快将于2025年投入使用。对于一家成立三年的初创公司来说，这是一个快速的转型期。“据我所知，还没有一家声称在效率方面取得突破的初创公司扩大生产规模，”彭博新能源财经氢能部门主管马丁·滕勒(Martin Tengler)说。
尽管如此，电解槽的潜在市场规模仍在迅速增长。根据彭博新能源财经的数据显示，到2030年，全球绿氢产量预计将从2024年的约40万吨增至960万吨。虽然这是一个巨大的增长，但仍然远远低于全球政府宣布要实现其气候目标所需的数量。
来源： 绿金
