Ang Luntiang Hydrogen ay Papalitan ang Grey Habang Ang Mga Bagong Electrocatalyst ay Nagpapababa ng Gastos ng Produksyon

Mas Murang At Mas Luntiang Hydrogen

Green hydrogen ay ang ideya ng paggawa ng hydrogen bilang panggatong mula sa mga renewable na pinagkukunan ng enerhiya, na ginagawa itong alternatibo sa mga fossil fuel. Gayunpaman, ang paggawa ng hydrogen sa pamamagitan ng electrolysis ay nangangailangan ng mamahalin at bihirang mga metal mula sa pamilya ng platinum.

Ang mga Koreanong mananaliksik na sina Pr. Jungki Ryu sa School of Energy and Chemical Engineering sa UNIST at Pr. Dong-Hwa Seo mula sa Department of Materials Science and Engineering sa KAIST ay nakahanap ng bagong uri ng katalista, ruthenium, upang iwasan ang paggamit ng platinum o iridium.

Mas tiyak, ito ay nakasalalay sa mas mura at hindi gaanong nakakasirang aloy ng ruthenium, silicon, at tungsten (RuSiW).

Ang Bahagharing Hydrogen

Ang hydrogen ay ang pinaka-abundant na atom sa sansinukob ngunit hindi madaling matagpuan bilang panggatong sa Earth.

Sa kasalukuyan, karamihan ng hydrogen na ginagawa ay tinatawag na “grey hydrogen”, na ginagawa gamit ang methane (natural gas), na naglalabas ng maraming carbon sa atmospera. Ito ay isa lamang sa mga posibleng “kulay” ng hydrogen:

• Grey/brown hydrogen: ginawa mula sa fossil fuel.
• Blue hydrogen: ginawa mula sa fossil fuel, ngunit may carbon capture.
• Pink hydrogen (minsang tinatawag na yellow hydrogen): ginawa mula sa nuclear energy.
• Turquoise hydrogen: ginawa mula sa pyrolysis ng methane. Hinahati nito ang methane sa hydrogen at solid carbon. Ang solid carbon ay maaaring itago o gamitin sa mga aplikasyon tulad ng carbon fibers.
• Green Hydrogen: ginawa mula sa renewable energy.

Ang luntiang hydrogen ay ang perpektong sitwasyon at layunin para sa karamihan ng mga taong may malasakit sa klima. Ang paggawa nito ay nakasalalay sa prosesong tinatawag na electrolysis, na naghahati ng mga molekula ng tubig sa gaseous hydrogen at oxygen. Ito ay isang medyo enerhiyang proseso, na nakadepende rin sa mga elemento ng katalista mula sa grupong platinum.

Ang Paghahanap Para sa Luntiang Hydrogen

Ang luntiang hydrogen ay mahalagang bahagi ng puzzle upang i-decarbonize ang ekonomiya, dahil maaari nitong punan ang mga aplikasyon na hindi kayang gawin ng kuryente lamang. Halimbawa, maaari nitong bawasan ng 95% ang carbon emissions mula sa tradisyunal na proseso ng paggawa ng bakal. Ang paggawa ng bakal ay kumakatawan sa 11% ng global emissions. Maaari rin itong magamit ng mga fuel cell upang patakbuhin ang mga makina ng kotse, trak, at bangka.

Maaari rin itong direktang gamitin para sa pag-iimbak ng enerhiya o para gumawa ng ammonia, isang magandang kandidato para sa pangmatagalang pagdadala ng fuel sa mga barko o pangmatagalang imbakan ng enerhiya, na tinalakay namin sa aming artikulo “The Other Hydrogen Fuel – Top 5 Green Ammonia Stocks“.

Matagal nang alam na ang ruthenium ay maaaring magbigay ng alternatibo sa platinum, ngunit ito ay may mga limitasyon:

• mas mababang catalytic activity kumpara sa platinum.
• mas mababang stability kumpara sa iridium.

Ang kamakailang pagtuklas na ito ay natuklasan na ang presensya ng silicon sa paligid ng atom ng ruthenium ay nagpapataas ng absorption intensity ng H+ sa ibabaw ng katalista.

Ang stability ay nadagdagan ng manipis na tungsten film na may kapal na 5~10 nm na nagpoprotekta sa catalytic site ng ruthenium. Ito ay kaparehong uri ng teknik na ginagamit sa paggawa ng semiconductor, kung saan ang tungsten sa anyong gas ay inilalagay sa napakamanipis na patong sa ibabaw ng silicon chip.

Mga Sektor na Makikinabang

Sa pamamagitan ng pagpapababa ng gastos at pagiging mas environment-friendly ng produksyon ng luntiang hydrogen, ang pagtuklas na ito ay maaaring magbigay ng malaking tulong sa maraming sektor:

• Mga tagagawa ng fuel cell, na ang ekonomiya ng kanilang mga makina ay makikinabang mula sa mas murang fuel.
• Mga prodyuser ng luntiang hydrogen, maaaring makakita ng mas malalaking margin at makita ang hydrogen na kumukuha ng market share sa mga energy market.
• Mga tagagawa ng luntiang ammonia. Hindi lamang sila magkakaroon ng mas murang hydrogen para sa paggawa ng ammonia, ngunit ang mass adoption ng ammonia ay nangangailangan ng mga katalista upang bawasan ang toxic at “super greenhouse gases” NOx. Kadalasang kinakailangan dito ang platinum, ngunit maaaring magawa ito ng RuSiW?
• Ang sektor ng renewable energy, dahil ang mass production ng luntiang hydrogen ay magbibigay ng outlet para sa “surplus” na enerhiya sa panahon ng malakas na araw o hangin.

Mga Kumpanya na Makikinabang

1. Aker Horizons ASA

Aker Horizon ay ang subsidiary ng Aker group na nakatuon sa green energy. Ang grupo ay isang mahalagang Norwegian conglomerate, na may pokus sa renewables at marine/offshore na negosyo. Ang Aker Horizon ay holding company para sa ilang subsidiaries kabilang ang carbon capture, green hydrogen, at renewable energies.

Pinagmulan: Aker

Ang kumpanya ay partikular na napakaaktibo sa pagbuo ng hydrogen at green ammonia, na may layuning i-decarbonize ang Arctic shipping, palitan ang fossil fuels ng hydrogen-based fuels.

Pinagmulan: Aker

Kaya ang Aker ay nasa isang pangunahing posisyon upang makinabang mula sa pag-urong ng gastos sa paggawa ng luntiang hydrogen. Maaari nitong hawakan ang buong vertical integration ng green ammonia, mula sa offshore windmills hanggang sa paggawa ng hydrogen hanggang sa produksyon ng green ammonia.

Nagtratrabaho rin ito sa mga proyektong tulad ng waste-to-energy sa France, isang biomass plant sa Germany, at carbon capture sa Middle East (Saudi Arabia at UAE).

Ito ay ginagawa itong magandang stock para sa mga mamumuhunan na naghahanap ng exposure sa sektor ng green energy sa kabuuan, na may malakas na posisyon sa luntiang hydrogen at luntiang ammonia, pati na rin sa iba pang green energies, at ilang geographical diversification.

2. Plug Power Inc.

Ang Plug Power (PLUG ) ay isang lider sa luntiang hydrogen, na nakatuon sa mga fuel cell. Kapansin-pansin, ang mga fuel cell nito ay nagpapatakbo ng higit sa 40,000 forklifts, na may kita na tumaas ng x8 mula noong 2013. Aktibo rin ito sa pagbuo ng hydrogen infrastructure tulad ng hydrogen production, logistics, utility-scale power generation, at deliveries.

Ang kumpanya ay naglalayong mag-scale upang bawasan ang production costs mula $10/kg hanggang $4/kg, habang pinapalaki ang produksyon ng 14x sa 2027. Siyempre, ang mga bagong teknolohiya na iniiwasan ang pangangailangan ng platinum para sa electrolysis ay makakatulong din.

Pinagmulan: Plug Power

Dahil sa malawak na pamumuhunan upang dagdagan ang production capacity ng 19x mula 2020, ang kumpanya ay hindi pa kumikita. Ito ay nagdulot ng halos dobleng kita mula simula hanggang katapusan ng 2023.

Karamihan ng kasalukuyan at inaasahang negosyo ay inaasahang magmumula sa North America. Ang mga strategic acquisitions ng kumpanya, tulad ng United Hydrogen at Giner ELX, ay higit pang nagpapatibay ng posisyon nito sa hydrogen economy sa pamamagitan ng pagpapalakas ng kakayahan nito sa hydrogen generation, liquefaction, at distribution.

Ang kumpanya ay nakikita ang solusyon nito bilang direktang mobility fuel, o bilang karagdagan sa mga EV, dahil ang hydrogen ay nagpapababa ng pressure sa grid ng EVs na may peak charging na hindi tumutugma sa oras ng produksyon ng renewables sa araw.

Pinagmulan: Plug Power

Bilang isang pangunahing tagagawa ng fuel cell, makikinabang nang malaki ang Plug Power mula sa paglipat patungo sa isang hydrogen/ammonia-based economy. Kaya ito ay isang magandang stock na pusta sa paglipat patungo sa hydrogen sa pangkalahatan, may o walang ammonia. Ang pokus sa gastos at scale ay kapuri-puri rin.

3. Ballard Power Systems Inc.

Ang Ballard ay isa pang tagagawa ng fuel cell, at isang pioneer ng teknolohiya na may unang fuel cell bus noong 1993.

Ang kumpanya ay nakatuon sa heavy-duty markets: buses, trucks, trains/trams, ships, mining/construction, at power. Habang ang mga bus ang pangunahing bahagi ng negosyo, inaasahan ng kumpanya na sa 2025 ay magiging pangunahing segment ng negosyo ang mga trucks. Inaasahan din nitong mananatili ang Europe bilang pangunahing merkado (50-60%), sinundan ng North America (25%).

Ang mga fuel cell para sa trucking ay inaasahang patuloy na lalago at kumakatawan sa $7.5B market sa 2030 (mula sa $195B TAM), halos kasing laki ng lahat ng iba pang aplikasyon ng hydrogen/fuel cell combined. Ang paglago na ito ay maaaring mapabilis kung bumaba ang presyo ng produksyon ng hydrogen dahil sa mga bagong teknolohiya.

Pinagmulan: Ballard

Dahil sa mas mataas na kapangyarihan na kinakailangan, at pangangailangan para sa mabilis na pag-charge, ang heavy-duty vehicles ay naging magandang merkado para sa hydrogen at fuel cells kumpara sa mga mas magaan na sasakyan tulad ng kotse. Binabawasan din nito ang pangangailangan para sa catenary wire para sa rail at trolley buses, at mabilis na pag-recharge para sa long-distance hauling.

Pinagmulan: Ballard

Ang kumpanya ay hindi rin estranghero sa ammonia, halimbawa ay isang kamakailang kontrata kasama ang Amogy upang magbigay ng fuel cell para sa kanilang “ammonia-to-power platform na umaasa sa natatanging ammonia cracking technology”.

Habang may makatwirang pagkakataon ang mga EV na mabilis na sakupin ang mga merkado ng kotse, mas mahirap i-decarbonize ang mas mabibigat na sasakyan. Sa kanyang itinatag na pamumuno sa sektor, ang Ballard ay magiging pangunahing benepisyaryo ng isang patakarang nagtutulak patungo sa isang hydrogen economy.

4. Seaborg

Seabord ay isang Danish na kumpanya na nagde-develop ng compact molten salt nuclear reactor na isa ring floating power plant na may hanggang 800 MW.

Pinagmulan: Seaborg

Ang disenyo ng sea-based ng mga nuclear reactor ng Seaborg ay ginagawa itong angkop para sa mga coastal na bansa, na may mga pag-uusap na nakikipag-ugnayan sa Indonesia at Norway.

Ang Seaborg ay nakikipagtulungan din sa global leader sa shipbuilding na Samsung Heavy Industries upang mag-develop ng floating Nuclear Power Plants na pinagsama sa hydrogen at ammonia plants.

Bagaman madalas pinapaboran ng mga green policies at aktibista, walang kinakailangan na ang hydrogen ay ginagawa gamit ang green electricity upang mabawasan ang carbon emissions, basta ang power ay nagmumula sa low‑carbon source. Kaya ang nuclear ay isang opsyon din.

Kaya, ang Seaborg ay maaaring maging integral na bahagi ng isang nuclear-driven Hydrogen at Ammonia economy. At ang madaling i-deploy at i-move around na nuclear reactors ay maaaring maging mahusay na opsyon para mag-supply ng hydrogen sa mga pantalan.

Maaari silang mag-rotate ayon sa seasonal demand, halimbawa, manatili sa northern hemisphere sa taglamig (kapag mababa ang renewable production) at lumipat sa ibang lokasyon sa natitirang bahagi ng taon.

5. Bloom Energy

Ang co‑founder ng Bloom ay nagbuo ng unang hydrogen fuel cell noong 1960s para sa proyektong Gemini at isa rin sa mga pioneer ng electrolysis noong 1980s.

Ang kumpanya ay nag-deploy ng 1GW ng on-site primary power generation solutions para sa daan‑daang customer, na 95% ng lahat ng stationary fuel cells na naka‑install sa US mula 2018 ay Bloom Energy Servers.

Pinagmulan: Bloom Energy

Ang focus ng Bloom ay nasa mga industrial site, data centers, ospital, retail centers, at iba pang malalaking pasilidad, kasama ang pag-deploy ng microgrids. Nagtatrabaho rin ito sa pag-develop ng fuel cells para sa maritime shipping.

Kumikita ang Bloom sa karamihan ng kita mula sa pagbebenta ng fuel cells at electrolyzers, na kumakatawan sa 75% ng kabuuang kita, kung saan 2/3^rd ng benta ay nasa USA.

Ang electrolyzers ng kumpanya ay gumagamit ng teknolohiya ng solid oxide, na nagpo‑produce ng 20-25% higit na hydrogen kada megawatt (MW) kumpara sa mas lumang mga pamamaraan tulad ng proton electrolyte membrane (PEM).

Pinagmulan: Bloom Energy

Bilang isang lider sa mga fuel cell system para sa malalaking pasilidad, makikinabang ang Bloom mula sa murang hydrogen production, kahit na ang pag-usbong ng mas murang, non‑platinum electrolysis catalyzers ay maaaring magrepresenta ng banta sa solid oxide electrolyzers na inaalok nito.