Recentemente, o catalisador poroso de IrO₂ eHy-1002 da Momentum Conservation Green Energy operou de forma estável por mais de 15,000 horas, marcando um avanço fundamental na tecnologia de catalisadores anódicos para eletrólise da água com membrana de troca protônica (PEM) e estabelecendo uma base importante para a aplicação em escala industrial.
Contexto Técnico e Desafios da Indústria
A tecnologia de eletrólise da água com membrana de troca protônica (PEM) oferece excelente compatibilidade com fontes de energia renovável flutuantes, como eólica e fotovoltaica, devido a vantagens como baixo consumo energético, alta densidade de corrente, tamanho compacto do eletrolisador e ampla faixa de regulação de potência. Como material central que afeta o desempenho e o custo do eletrolisador, a otimização do desempenho dos catalisadores anódicos sempre foi um foco-chave de pesquisa na indústria.
O catalisador anódico amplamente utilizado atualmente em eletrolisadores PEM é o dióxido de irídio na fase rutilo (IrO₂), mas enfrenta dois grandes gargalos: primeiro, a atividade catalítica intrínseca precisa ser melhorada — a barreira de energia de reação excessivamente alta na reação de evolução de oxigênio (OER) faz com que o sobrepotencial anódico de evolução de oxigênio represente 30%–50% do sobrepotencial total do eletrolisador, limitando a melhoria da eficiência energética do sistema; segundo, há alta dependência de irídio — a carga de irídio no eletrodo de membrana tipicamente atinge 1–2 mg/cm², enquanto os recursos de irídio são escassos e os preços são elevados, dificultando seriamente a comercialização em larga escala da tecnologia de eletrólise da água PEM.
Avanços e Destaques Principais do Produto
Abordando os pontos críticos da indústria, o catalisador poroso de IrO₂ eHy-1002 da Momentum Conservation alcança dupla inovação na estrutura e composição do material:
- Inovação Estrutural: Diferente do IrO₂ granular tradicional, exibe uma morfologia laminada porosa regular com uma porosidade de até 74%. A nanostrutura única altamente porosa expõe totalmente os sítios de irídio altamente ativos nas bordas, otimizando sinergicamente a transferência de massa, a eficiência de transferência de carga e a atividade catalítica da camada catalítica.
- Descoberta na Composição do Material: A fração mássica de irídio em volume é reduzida para aproximadamente 70% em peso, equilibrando desempenho e custo enquanto reduz a dependência de metais preciosos, fornecendo suporte crucial para a redução do custo total dos eletrodos de membrana.
Indicadores Principais de Desempenho
O catalisador eHy‐1002 demonstra excelente desempenho e estabilidade mesmo em condições de baixa carga, com carga de Ir no eletrodo de membrana de apenas 0,75 mg/cm²:
- Desempenho: 1,96 V @ 4 A/cm² @ N115 @ 80 °C, mantendo alta densidade de corrente com baixa carga de irídio, superando a limitação dos catalisadores tradicionais que exigem "alta carga para alto desempenho".
- Durabilidade: Operação estável por mais de 15 mil horas, com taxa de aumento de tensão <3 μV/h, superando em muito a média do setor em estabilidade operacional de longo prazo e atendendo aos rigorosos requisitos de vida útil do material para aplicações em escala.
Capacidade e Serviços de Aplicação
O produto eHy‐1002 de IrO₂ poroso já foi validado por vários clientes do setor, com capacidade atingindo 600 g/dia, possuindo capacidade de fornecimento em lote. Para clientes‐chave, a empresa também oferece serviços de preparação de pasta catalítica e orientação no processo de revestimento, auxiliando os clientes na implementação tecnológica e adaptação da linha de produção. Dados de teste e casos de aplicação demonstrativos serão atualizados continuamente no futuro para promover o desenvolvimento do setor.
Significado Estratégico Técnico e Valor Industrial
O avanço do catalisador eHy‐1002 não apenas resolve os gargalos de eficiência energética e custo dos catalisadores de ânodo na tecnologia de eletrólise da água com membrana de troca protônica (PEM), mas também tem implicações profundas para o desenvolvimento da indústria de hidrogênio energético: por um lado, a redução da dependência de irídio pode diminuir significativamente os custos de produção dos eletrolisadores PEM, acelerando sua integração em larga escala com energias eólica e solar; por outro lado, a alta estabilidade e compatibilidade fornecem suporte de material central mais eficiente e confiável para a produção de hidrogênio verde, ajudando a reduzir custos e melhorar a eficiência na cadeia industrial de "eletricidade verde para hidrogênio verde", e injetando impulso tecnológico crucial para a realização das metas nacionais de "duplo carbono" e o desenvolvimento de alta qualidade da indústria de hidrogênio energético.
