Generatori di idrogeno efficienti per una produzione di idrogeno a prezzi accessibili

Con sede a Bend, Oregon, Stati Uniti, Element 1 Corp è leader globale nello sviluppo di generatori di metanolo-idrogeno per la produzione di idrogeno a prezzi accessibili, in loco e su richiesta. Basandosi su oltre 140 anni di esperienza nella generazione di idrogeno, nella purificazione dell'idrogeno e nelle celle a combustibile, il team tecnico di Element 1 ha realizzato il generatore di idrogeno più compatto e con la massima efficienza oggi disponibile.

Riconoscendo che produrre idrogeno non è difficile ma trasportare idrogeno (compresso o liquido) è costoso e impegnativo, l’approccio utilizzato da Element 1 consiste nel convertire una miscela di metanolo e acqua in idrogeno ad elevata purezza nel punto di utilizzo. L'idrogeno prodotto soddisfa o supera le specifiche di purezza ISO 14687-2019 per le celle a combustibile con membrana elettrolitica polimerica (PEM) a bassa temperatura e per l'idrogeno compresso per l'erogazione nei cilindri di stoccaggio di bordo per i veicoli a celle a combustibile. La purezza tipica dell'idrogeno del prodotto è >99,997% di idrogeno con <0,2 ppm di CO (su base secca). L'impurità è metano a <30 ppm e sono presenti da 40 ppm a 70 ppm di vapore acqueo.

Con tre modelli di prodotto che spaziano da 4 kg di idrogeno al giorno fino a 390 kg di idrogeno al giorno, un generatore di idrogeno Element 1 funziona utilizzando un processo termochimico altamente efficiente e raggiunge un'efficienza energetica fino all'84%, con conseguente basso costo dell'idrogeno al punto di utilizzo. Ad esempio, con il prezzo del metanolo a 400 dollari/tonnellata, il costo dell’idrogeno prodotto è inferiore a 3 dollari/kg di idrogeno. La potenza elettrica richiesta è trascurabile, inferiore a 1 kW alla massima produzione di idrogeno sui generatori di idrogeno più grandi, o circa 0,1 kWh/kg di idrogeno fornito all’utente. Si tratta di una potenza elettrica 500 volte inferiore rispetto ai tipici elettrolizzatori ad acqua.

Inoltre, anche i generatori di idrogeno più grandi sono di piccole dimensioni fisiche e completamente autonomi. Ad esempio, l'M/L18 è progettato per fornire 235 kg di idrogeno al giorno e misura solo 879 mm (L) x 2.080 mm (P) x 1.380 mm (A), rendendolo pratico da installare su un veicolo (ad es. -autocarro pesante o pesante) o nave marittima. Il generatore di idrogeno M/L18 si accoppia bene con un modulo di celle a combustibile nominali da 140 kW a 150 kW (la designazione L indica applicazioni stazionarie e la designazione M indica applicazioni di mobilità).

L'L18 e le sue varianti più grandi stanno anche mostrando il potenziale per la generazione di energia elettrica distribuita (primaria e di backup) per applicazioni, tra cui stazioni di ricarica per veicoli elettrici a batteria (BEV), data center, commercio, sviluppi off-grid, energia temporanea o trasportabile e servizi critici. infrastruttura. Tutte queste applicazioni beneficiano della facilità e del basso costo del trasporto di metanolo liquido utilizzando l’infrastruttura esistente sviluppata per la distribuzione di carburanti petroliferi (benzina, diesel, carburante per aerei).

L’architettura del prodotto autonomo per la generazione di energia elettrica è semplice, con solo piccole differenze rispetto a un convenzionale generatore di idrogeno a celle a combustibile che utilizza una fornitura di idrogeno compresso. La Fig. 1 è un modello 3D di un sistema dimostrativo presso l'Elemento 1 utilizzato per caricare le auto elettriche (vedere anche Fig. 2 e 3). I componenti principali sono installati all'interno di un container di spedizione modificato da dieci piedi e includono un generatore di idrogeno L18, un modulo di celle a combustibile PowerCell PS200 e un banco di batterie al nichel-zinco Zinc Five (96 kWh). L'elettronica di potenza e il raffreddamento (per la cella a combustibile) sono esterni.

Alla massima produzione nominale di idrogeno per il L18 (235 kg di idrogeno al giorno), il modulo di celle a combustibile produrrà circa 143 kW. Si tratta di una potenza più che sufficiente per far funzionare contemporaneamente i tre cavi di ricarica BEV di livello 2, oltre al cavo di ricarica Tesla di livello 3. Per dimostrare la piena capacità del generatore di corrente, è inoltre dotato di un'uscita trifase/480 V CA rappresentativa della potenza richiesta per molte applicazioni edili. La chimica delle batterie al nichel-zinco è stata scelta rispetto alle batterie agli ioni di litio a causa della sicurezza intrinseca delle batterie al nichel-zinco: non subiranno instabilità termica e non bruceranno.