Verdagy đến gần hơn với mục tiêu hydro xanh

Verdagy, nhà tiên phong trong công nghệ máy điện phân mở rộng quy mô cho thị trường công nghiệp, đã chứng minh hiệu quả thương mại của công nghệ điện phân nước, eDynamic, với hai cột mốc quan trọng trên con đường tạo ra hydro xanh tiết kiệm chi phí trên quy mô lớn. 

Để đối phó với cuộc khủng hoảng khí hậu , các quốc gia trên thế giới đã đặt ra một trong nhiều mục tiêu cần đạt được trong những năm tới: giảm đáng kể lượng phát thải khí nhà kính (GHG) trên hành tinh của chúng ta. Để thực hiện được mục tiêu này, các công ty phải khử cacbon trong quá trình sản xuất một nguyên tố như hydro, nguyên tố gây ra hơn 2% tổng  lượng khí thải CO 2 toàn cầu – có thể tăng lên thành hydro xanh.
Quy trình eDynamic của Verdagy được sử dụng để thu được hydro — một chất lỏng phổ quát, nhẹ và có phản ứng cao — dựa trên một phản ứng hóa học được gọi là điện phân, sử dụng dòng điện để tách hydro khỏi oxy trong nước. Nếu lượng điện cần thiết để kích hoạt phản ứng này được tạo ra thông qua các nguồn tài nguyên tái tạo, thì hydro xanh sẽ trở nên khả thi, vì không có carbon dioxide sẽ được thải ra môi trường trong quá trình sản xuất năng lượng. Bằng cách thay thế hydro xám được sản xuất bằng nhiên liệu hóa thạch trên toàn thế giới, 1 triệu tấn CO 2 có thể được tiết kiệm. 

Để tạo ra các phân tử hydro mang năng lượng thấp, carbon thấp, các máy điện phân tách hydro và oxy trong nước. Phương pháp eDynamic của Verdagy nhằm nhanh chóng sửa đổi các thông số vận hành để tích hợp tốt với năng lượng tái tạo và thu được mức giá năng lượng đầu vào tốt nhất. Verdagy đã cho thấy thông qua việc mở rộng quy mô nhanh chóng bằng phương pháp eDynamic có thể giải quyết những khó khăn về điện phân cho các ứng dụng công nghiệp. Bắt đầu với các ô trong phòng thí nghiệm đầu tiên, nó tiến dần đến các ô thí điểm và sau đó là trình diễn chạy 1.000 giờ. Nó hiện đang vận hành mô-đun điện phân 500 kW của mình. 
Công nghệ điện phân nước của Verdagy 
Ngày nay, càng có nhiều sự quan tâm đến các công nghệ sản xuất hydro thân thiện với môi trường . Điều này là do các ứng dụng tiềm năng của hydro đang phát triển trong nhiều lĩnh vực, bao gồm sản xuất điện, quy trình sản xuất trong ngành công nghiệp thép và xi măng, pin nhiên liệu cho xe điện, vận tải hạng nặng như vận chuyển, sản xuất amoniac xanh cho phân bón, sản phẩm tẩy rửa, điện lạnh, và ổn định lưới điện. 
Trong số các công ty đầu tư vào công nghệ này có Verdagy, một công ty con của một công ty hóa chất xanh khác có tên là Chemetry. Với trụ sở chính tại Moss Landing, California, Verdagy được thành lập vào tháng 5 năm 2021 với mục đích phát triển công nghệ sản xuất hydro xanh. 

Công ty hiện đang phát triển công nghệ điện phân nước để sản xuất hydro xanh quy mô cực lớn . Công ty cho biết , bằng cách phát triển một loại tế bào, máy điện phân và nhà máy hiệu suất cao hoàn toàn mới, các giải pháp của Verdagy mang lại tính kinh tế cho đơn vị sản xuất thấp nhất cũng như chi phí vốn trả trước thấp nhất trên thị trường . 
“Chúng tôi đang nghiên cứu các tế bào dựa trên màng, quy mô rất lớn, đạt được mật độ dòng điện cao ở cấp độ tế bào điện hóa”, CEO của Verdagy, Marty Neese cho biết trong một cuộc phỏng vấn với EE Times.

Bằng cách sử dụng các tế bào lớn hơn và hoạt động ở mật độ dòng điện cao hơn (hơn 10 lần so với phương pháp điện phân nước kiềm truyền thống), công nghệ này có thể tạo ra nhiều hydro hơn ở cấp độ tế bào, ngăn xếp, máy điện phân và nhà máy. 
Theo truyền thống, máy điện giải dựa trên một trong hai công nghệ sau: điện phân nước kiềm (AWE) và điện phân nước màng trao đổi proton (PEM). Như trong Hình 1, điện phân nước của Verdagy (VWE) kết hợp những ưu điểm của cả công nghệ AWE và PEM, đồng thời loại bỏ những nhược điểm của chúng. 

 
Nhà máy "eDynamic" của Verdagy 
Công nghệ VWE dựa trên một máy điện phân 20 MW và trên một nhà máy 200 MW (được gọi là “eDynamic”), được xây dựng bằng cách sử dụng các tế bào diện tích hoạt động rất lớn có khả năng hoạt động với mật độ hiện tại hàng đầu trong ngành. Nhà máy “eDynamic” có tên gọi là nó có khả năng thích ứng nhanh các thông số vận hành để nắm bắt được mức giá năng lượng đầu vào tốt nhất. Điều đó có nghĩa là nó sẽ sử dụng ít năng lượng hơn khi chi phí năng lượng cao và nhiều năng lượng hơn khi giá thấp. Phạm vi hoạt động năng động này, hiện chưa có đối thủ trong ngành, kết hợp với các ô rất lớn (xem Hình 2) cho phép các công ty giảm đáng kể vốn đầu tư. 
 

 
Nhà máy “eDynamic” cũng rất hiệu quả (“e” là viết tắt của hiệu quả) và cung cấp tỷ lệ quay vòng rất lớn. 

Neese nói: “Những gì chúng tôi đã chứng minh ở quy mô demo là chúng tôi có thể thực hiện tỷ lệ quay vòng 20: 1 và có giá điện cao nhất vào một số thời điểm trong ngày. 
“Giống như bất kỳ công ty điện phân nào khác, chúng tôi sẽ tìm cách tránh chi phí đó bằng cách chuyển nhà máy càng nhiều càng tốt trong thời gian chế độ năng lượng giá cao,” ông nói thêm. “Tuy nhiên, tương ứng, bởi vì chúng tôi có khả năng cũng mở rộng nhà máy, khi giá năng lượng ít đắt hơn, chúng tôi sẽ thay đổi động phạm vi của hệ thống và chạy với mật độ hiện tại cao hơn và sản xuất quá mức trong những thời điểm đó trong ngày.” 

Do đó, cách tiếp cận của Verdagy tránh được nguồn điện chi phí cao và tận dụng nguồn điện giá rẻ với một tế bào năng suất cao. 

Neese nói: “Mỗi tế bào của chúng ta rộng ba mét vuông và có thể tạo ra hơn ba kg hydro mỗi giờ. “Từ đó mở rộng quy mô, bạn có thể tính ra rằng 1.000 tế bào sẽ sản xuất gần 80 tấn hydro mỗi ngày. Điều đó bắt đầu trở thành một con số rất có ý nghĩa ở quy mô 200MW. ” 

“Và bởi vì chúng tôi đang sử dụng các tế bào rất lớn chạy ở mật độ dòng điện cao, nên capex cho điều đó cực kỳ thấp, sau đó mở ra cánh cửa cho quy mô giga. Và sau đó khi tính kinh tế được chứng minh, và chúng tôi giảm được chi phí, chúng tôi sẽ khử cacbon hoàn toàn ”. 
Thị trường tiềm năng 
Sau khi kết thúc vòng tài trợ trị giá 25 triệu đô la do TDK Ventures dẫn đầu để đẩy nhanh sự phát triển của công nghệ máy điện phân quy mô lớn, Verdagy đang tìm kiếm một cách có chọn lọc các đối tác và các ngành quan trọng. Trong số các nhà đầu tư chính của mình, công ty bao gồm các công ty hóa dầu, hóa chất công nghiệp và khai thác mỏ.

 Neese nói: “Ba thị trường đó là nơi chúng tôi nhận thấy sức hút và sự quan tâm sớm nhất về mặt thương mại, và chúng là những cơ hội sớm nhất để khử cacbon”. “Sau đó, có cơ hội thứ tư, liên quan đến việc sản xuất amoniac xanh.” 
Theo mô hình thỏa thuận mua hydro của Verdagy, cả thiết bị và dịch vụ đều được cung cấp. Công ty bắt đầu với thiết bị và sau đó bổ sung có chọn lọc khả năng sản xuất hydro như một dịch vụ. Điều đó bao gồm một cái gì đó như gói bảo hành 10 năm cho tất cả các tế bào điện hóa, điện cực, chất xúc tác, lớp phủ và màng.

“Hoạt động và bảo trì dự đoán sẽ được bao gồm trong một gói dịch vụ cùng với việc bán thiết bị. Sau đó, chúng tôi cũng đang bổ sung phát triển dự án, nơi chúng tôi sẽ sản xuất hydro như một dịch vụ cá nhân, ”Neese nói. 
Theo công ty, tất cả các cơ hội Verdagy mang lại có thể dẫn đến một chuỗi giá trị tích hợp kết nối đến một thứ gì đó như amoniac xanh. Ngày nay, chúng ta đang chứng kiến các nhà cung cấp năng lượng tái tạo khác nhau muốn tham gia vào quá trình điện phân, và trong một số trường hợp, họ tiến xa hơn về phía hạ nguồn thành amoniac xanh – và họ đang kết nối các hệ sinh thái đó. 

Neese nói: “Chúng tôi đang làm việc rất chặt chẽ với tất cả các nhà phát triển và một trong những nhà đầu tư của chúng tôi là một nhà phát triển năng lượng tái tạo. “Chúng tôi chỉ đang cố gắng đủ nhanh nhẹn để làm việc với các nhà cung cấp năng lượng tái tạo thượng nguồn và sau đó cung cấp cho họ các giải pháp mở khóa bất kỳ giá trị nào họ muốn kết hợp với hạ nguồn.”