Компании thyssenkrupp nucera и Fraunhofer IKTS сделали значительный шаг на пути к промышленному производству «зеленого» водорода, открыв 27 мая в Арнштадте, Тюрингия, первую пилотную установку по производству стеков для твердооксидных электролизеров (SOEC). Это событие, на котором присутствовали высокопоставленные представители науки, политики и промышленности, включая премьер-министра Тюрингии, профессора, доктора Марио Фогта, знаменует переход стратегического партнерства между Fraunhofer IKTS и thyssenkrupp nucera в новую фазу развития высокотемпературного электролиза.
Соглашение о стратегическом сотрудничестве, подписанное в марте 2024 года, нацелено на разработку электролизеров SOEC следующего поколения. Опираясь на исследовательские наработки Fraunhofer IKTS, thyssenkrupp nucera теперь будет совместно с институтом продвигать технологию SOEC для промышленного производства стеков, необходимых для получения «зеленого» водорода. Внедрение высокотемпературного электролиза позволяет thyssenkrupp nucera расширить свой портфель водородных технологий для промышленных применений, идеально дополняя существующую технологию щелочного электролиза воды AWE.
Пилотная производственная линия, спроектированная и построенная Fraunhofer IKTS, на начальном этапе будет выпускать стеки SOEC в небольших объемах, с целевой производственной мощностью 8 мегаватт в год. Эти стеки являются ключевым элементом будущих высокотемпературных электролизеров от thyssenkrupp nucera.
Технология стеков SOEC основана на использовании кислородпроводящего керамического электролитного субстрата с двумя электродами, которые собираются вместе с соединительными элементами – интерконнекторами из хром-железа (CF) – в многослойные структуры. Применение CF-интерконнекторов обеспечивает высокую коррозионную стойкость, оптимизированные характеристики при термических циклах и долговременную стабильность при температурных колебаниях. Кроме того, данная технология стеков требует небольшого количества компонентов и выгодно отличается от существующих на мировом рынке конструкций. Конструкция ячеек SOEC также хорошо подходит для планируемого высокоавтоматизированного серийного производства, что в будущем позволит производить высокотемпературные электролизеры по конкурентоспособным ценам.
Инновационная технология высокотемпературного электролиза SOEC открывает перед промышленностью перспективы высокоэффективного производства «зеленого» водорода. Высокая эффективность достигается за счет того, что при высоких температурах для расщепления водяного пара требуется меньше электроэнергии. Применение этой технологии в процессах, генерирующих значительные объемы отходящего тепла, например, в сталелитейной промышленности, может снизить потребление электроэнергии на 20-30% по сравнению с другими технологиями.
Еще одним важным преимуществом технологии SOEC является возможность утилизации промышленного CO2 в качестве сырья и его преобразования вместе с «зеленым» водородом в «зеленый» синтез-газ. Этот синтез-газ, в свою очередь, может использоваться для производства устойчивых химических продуктов и электронного топлива (e-fuels), что представляет собой уникальное торговое предложение с огромным потенциалом для энергетического перехода.
Генеральный директор thyssenkrupp nucera, доктор Вернер Пониквар, заявляет, что выдающиеся свойства технологии SOEC побуждают компанию совместно со стратегическим партнером Fraunhofer IKTS развивать высокотемпературный электролиз до рыночной зрелости. Он выражает убежденность в преимуществах этой технологии электролиза для производства «зеленого» водорода и утверждает, что она будет играть центральную роль в новой, климатически благоприятной энергетической системе.
Директор Fraunhofer IKTS, профессор Александр Михаэлис, отмечает, что благодаря интеграции технологии SOEC в промышленные источники отработанного тепла или прямому получению синтез-газа из воды и CO2, компании могут максимизировать эффективность производства «зеленого» водорода и эффективно реализовывать свои стратегии по сокращению выбросов углерода. Он считает, что эти уникальные преимущества делают технологию SOEC настоящим прорывом.
Опыт, полученный в ходе эксплуатации пилотной производственной линии, будет использован при строительстве полностью автоматизированного, крупномасштабного промышленного предприятия по производству высокопроизводительных стеков SOEC, что станет следующим шагом на пути к широкому внедрению этой перспективной технологии.