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Ajudando-o a liderar a transição para energia limpa
Desbloqueie uma produção de hidrogênio econômica e com baixo teor de carbono com a ajuda dos materiais avançados para eletrólise da água.
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Soluções para eletrólise PEM de hidrogênio verde
A eletrólise da água com uma membrana de troca de prótons (no inglês, proton exchange membrane, ou PEM) representa um meio altamente promissor de produção de hidrogênio verde. No entanto, os eletrolisadores PEM são caros, normalmente exigindo catalisadores à base de irídio que também são onerosos. Obter uma eletrólise PEM escalonável e econômica para competir com o hidrogênio produzido pela reforma a vapor do metano foi algo que, por muito tempo, permaneceu fora de alcance.
Você pode reduzir custos em seus eletrolisadores PEM com a ajuda do Pó Catalisador de Irídio com Suporte Nanoestruturado 3M™, atualmente em desenvolvimento*. Cada 10 gramas poderiam ajudá-lo a produzir 10 toneladas de hidrogênio anualmente, além de evitar a emissão de 100 toneladas de CO₂ por ano relativos à reforma a vapor. Podemos ajudá-lo a reduzir a carga de irídio e os custos do sistema, permitindo que você atenda aos requisitos de eficiência e durabilidade do eletrolisador.
Com o apoio do Departamento de Energia dos EUA, a 3M está desenvolvendo este catalisador para ajudá-lo a superar as barreiras de escala em sua eletrólise PEM e a encabeçar a expansão da produção de hidrogênio verde.
*Este é um produto experimental ou em desenvolvimento que não foi introduzido ou comercializado para venda geral, e sua formulação, características de desempenho e outras propriedades, especificações (se houver), disponibilidade e preço não são garantidos e estão sujeitos a alterações ou suspensões sem aviso prévio.
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Soluções de manuseio de fluidos para eletrólises alcalina
As eletrólises alcalina se refere a precisão. Temperatura, taxas de fluxo e a concentração de eletrólitos devem ser controladas para maximizar a eficiência, gerenciar custos e tornar economicamente viável a produção de hidrogênio verde por eletrólise alcalina. Isso exige eletrolisadores alcalinos com sistemas de manuseio de fluidos confiáveis e precisos.
A 3M fornece componentes de cerâmicas técnicas personalizados que são utilizados em uma variedade de aplicações de manuseio de fluidos. Os Rolamentos Deslizantes de Carboneto de Silício 3M™ combinam desempenho tribológico sob elevada carga com excelente resistência à corrosão e ao desgaste. Eles são compatíveis com vários fluidos de processo — incluindo ácidos e alcalinos agressivos — e são usados em aplicações industriais e de bombas de processo para bombas centrífugas hermeticamente seladas e agitadores.
As peças de cerâmica técnica da 3M incluem vedações, rolamentos e outros componentes para manuseio de fluidos que podem ser personalizados de acordo com os requisitos da sua aplicação. Entre em contato conosco para saber mais.
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O potencial das eletrólises de óxido sólido
Espera-se que a eletrólise de óxido sólido desempenhe um papel fundamental na transição para energias limpas. As células eletrolisadoras de óxido sólido têm potencial para serem mais eficientes em termos energéticos do que os eletrolisadores PEM ou alcalinos, ajudando a permitir uma produção de hidrogênio econômica e com baixo teor de carbono. Elas são ideais para a produção de hidrogênio com energia nuclear (hidrogênio rosa) e outras aplicações nas quais o calor residual pode ser recuperado.
No entanto, ainda existem obstáculos para que a eletrólise de óxido sólido possa alcançar a viabilidade comercial. Os eletrolisadores de óxido sólido operam em altas temperaturas de até 1.000 °C, aumentando a degradação mecânica e química e limitando a vida útil do eletrolisador. Gerenciar o estresse térmico e ao mesmo tempo controlar os custos é um desafio fundamental dos projetos de eletrolisadores de óxido sólido.
Líderes de energia em todo o mundo têm usado as Fibras e Têxteis Cerâmicos 3M™ Nextel™ em células a combustível de óxido sólido para ajudar a manter a integridade da pilha e prolongar a vida útil das células. As fibras Nextel podem suportar elevadas temperaturas e ciclos térmicos extremos, e a 3M está explorando aplicações potenciais em eletrolisadores de óxido sólido.
Eletrólise PEM em números
Em condições típicas de operação na indústria, cada 10 gramas do Pó Catalisador de Irídio com Suporte Nanoestruturado 3M™* pode ajudá-lo a produzir até 10 toneladas de hidrogênio por ano por meio da eletrólise PEM da água. Isso é possível graças ao requisito de carga por área de 5 gramas de irídio (gˡʳ/m²) ou inferior – significativamente menor do que os requisitos de 20 – 25 gˡʳ/m² de outros catalisadores.
Em testes de laboratório, uma carga de 5 gˡʳ/m² atende aos requisitos representativos de durabilidade na indústria com taxas de decaimento inferiores a 3 mV por 1.000 horas em densidades de corrente de até 10 A/cm² e uma temperatura operacional de 80 °C.
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*Este é um produto experimental ou em desenvolvimento que não foi introduzido ou comercializado para venda geral, e sua formulação, características de desempenho e outras propriedades, especificações (se houver), disponibilidade e preço não são garantidos e estão sujeitos a alterações ou suspensões sem aviso prévio.
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Produção de hidrogênio verde e o futuro da descarbonização
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O hidrogênio verde é o hidrogênio produzido sem liberar emissões de carbono operacional, por meio da eletrólise da água alimentada por energias renováveis. O hidrogênio verde oferece soluções energéticas para setores como o de aço e o transporte de longas distâncias, que de outra forma seriam difíceis de descarbonizar.
Atualmente, cerca de 95% de todo o hidrogênio é produzido a partir de gás natural.¹ No entanto, espera-se que o mercado de hidrogênio verde creça rapidamente: de US$ 1,83 bilhão em 2021 para US$ 89,2 bilhões em 2030.² O Pó Catalisador de Irídio com Suporte Nanoestruturado 3M™ pode ajudá-lo a controlar seus custos e potencialmente superar barreiras de longa data à expansão da produção de hidrogênio verde. Consulte o 3M 2023 Global Impact Report(p. 92) (PDF em inglês, 10.18 MB) para saber mais sobre nossas tecnologias para clima e energia.
Com base em nosso espectro de plataformas tecnológicas, a 3M está explorando oportunidades para ajudar os clientes a resolver os seus problemas de descarbonização em todo o mundo. Nossos adesivos e selantes líderes da indústria são projetados para ajudar nossos clientes a atender às suas necessidades precisas de design.
Também estamos introduzindo nossa expertise em tecnologias de separação por membranas para aplicações em separações de energia com baixo teor de carbono. As separações por membranas têm um grande potencial para ajudar a otimizar e escalar as tecnologias emergentes de descarbonização, incluindo a produção de combustíveis renováveis e a captura de carbono.
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¹Escritório de Tecnologias de Hidrogênio e Células a Combustível. "Noções Básicas de Combustível de Hidrogênio." Energy.gov. Acessado em 28 de julho de 2023. https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-fuel-basics.
²Pesquisa de Precedência. "Tamanho do Mercado de Hidrogênio Verde Ultrapassará US$ 89,18 Bi até 2030." Sala de Notícias da GlobeNewswire, 11 de janeiro de 2022. https://www.globenewswire.com/news-release/2022/01/11/2364715/0/en/Green-Hydrogen-Market-Size-to-Surpass-US-89-18-Bn-by-2030.html.
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