Energetski i ekonomski aspekti elektrolitičkog dobijanja vodonika - Unapređenje procesa njegovog dobijanja u cilju smanjenja troškova proizvodnje i zaštite životne sredine

Abstract

Globalna potrošnja energije, emisija gasova staklene bašte, i zagađenje vazduha koje neprestalno raste, zahtevaju razvoj i uvođenje novih, alternativnih, energenata koji će zameniti fosilna goriva. Stati na put globalnom zagrevanju jedan je od najvećih izazova današnjice. Zbog ovako kompleksnog problema, Vlade mnogih zemalja na globalnom nivou, ostvaruju saradnju, postavljanjem pravila u zaštiti životne sredine kroz očuvanje biodiverziteta i korišćenja prirodnih izvora energije na racionalan način koji je osnovni uslov zdravog i održivog razvoja. Prelazak na obnovljive izvore energije (OIE), kao zamena fosilnim gorivima, je cilj koji je prepoznat kao rešenje navedenih problema. Međutim, da bi se potpuno prešlo na upotrebu OIE neophodno je premostiti jaz u snabdevanju energijom iz ovih izvora imajući u vidu njihovu intermitentnost. Kao odličan kandidat za ovu ulogu - ulogu mosta između OIE i električne energije, u poslednjih nekoliko godina nametnuo se vodonik i vodonična energija. Vodonik je prepoznat kao nezamenljiv medijum za skladištenje i manipulaciju energijom.Dobijanje vodonika treba da bude što efikasnije, zelenije, jeftinije, brže. Trenutno najbolja metoda koja zadovoljava pomenute uslove jeste alkalna elektroliza u sprezi sa OIE. Opsežna istraživanja na polju unapređenja elektrolitičkog procesa dobijanja vodonika rezultovala su znatnom uštedom energije, tj. povećanju energetske efikasnosti ovog sistema, što samim tim opravdava ekonomsku stranu primene ove tehnologije i što je bio predmet istraživanja u okviru ove doktorske disertacije. Praktični cilj ove disertacije je otvaranje mogućnosti za supstituciju dosadašnjih zastarelih, nečistih tehnologija dobijanja vodonika, naprednom, ekološki održivom i opravdanom tehnologijom koja će imati direktan uticaj na mitigaciju efekata klimatskih promena. Troškovi proizvodnje vodonika, unapređenim procesom elektrolizekroz tehnološki pojednostavljen proces in situ aktivacije, tj. rastvaranjem određene kombinacije kompleksa d-metala direktno u elektrolit tokom elektrolitičkog procesa, opisanim u ovom radu su značajno smanjeni, za čak 15%. Eksperimentalnim merenjima utvrđen je mehanizam reakcije izdvajanja vodonika koji je doveo do uštede energije samog procesa. Utvrđeno je da aktivnost izdvajanja vodonika zavisi od koncentracije elektroaktivnih vrsta, kao i od gustine struje taloženja depozita na elektordama i radne temperature. Nakon interpretacije eksperimentalnih rezultata, predstavljen je opsežan pregled ekonomskih faktora i analiza mogućih scenarija vezanih za tranziciju na novi vodonični energetski poredak.