Ett material som 3M har arbetat med i decennier kan vara nyckeln till att låsa upp kostnadseffektiv produktion av grönt väte, en lovande men dyr förnybar bränslekälla.

Produkten – 3M nanostrukturstödd iridiumkatalysatorpulver – presenterades förra månaden på Climate Week NYC. Pulvret används för att separera vätemolekyler från vatten med förnybar el, en process som kallas elektrolys.

Varje 10 gram av grejerna kan hjälpa till att göra 10 ton väte och förhindrar 100 ton koldioxidutsläpp, säger 3M senior forskare Andy Steinbach. Det minskar också mängden iridium – en sällsynt och dyr metall som handlas för 4 000 USD per uns – som behövs för elektrolysprocessen.

"Det finns ett stort behov av att minska kostnaderna för dessa system, och vi tror att vi har hittat en riktigt bra lösning," sa Steinbach. "Det är inte bara en möjlighet för 3M utan ännu viktigare för att ta itu med klimatförändringarna."

Grönt väte kallas så för att det tillverkas med förnybar energi och inte avger kol när det förbränns som bränsle – men det är mycket kostsamt att producera på detta sätt och har därför legat frustrerande utom räckhåll.

"Grönt väte har allt detta löfte, men det har inte kommit i skala", säger Brian Ross, vicepresident för förnybar energi vid Great Plains Institute. "Förändringar i incitament och policy ... skapar ett mer hållbart affärscase."

USA:s energidepartement har ett mål att sänka produktionskostnaderna för grönt väte till 1 dollar per kilogram i slutet av decenniet – åtminstone en 80 % minskning – vilket skulle göra det lika dyrt eller till och med billigare än konventionellt producerat väte. Den nyligen antagna Inflation Reduction Act har ett skatteavdrag på 3 USD per kilogram som förväntas sätta fart på produktionen av grönt väte.

"Det fungerade med sol och vind," sa Ross om statliga incitament för ren energi. "Vi kommer att se på marknaden hur olika tekniker fungerar."

3M:s katalysatorpulver är fortfarande i ett tidigt skede av kommersialiseringen, och det Minnesota-baserade företaget arbetar med Department of Energy för att få ut det på marknaden. Globalt förväntas grönt väte växa tio gånger till en industri på 4,3 miljarder dollar till 2026 i takt med att producenterna skalar upp.

"Det finns mycket fart på den här marknaden", säger Tim Yamaya, företagsentreprenör på 3M Ventures. "Vi kan lösa några av de smärtpunkter som förhindrar skalning och tillverka det här i USA."

Det mesta väte som används idag är tillverkat av naturgas ("grå" väte), vilket minskar dess positiva miljöegenskaper. "Blå" väte försöker fånga upp koldioxidutsläpp när det är tillverkat av naturgas.

CenterPoint Energy och Xcel Energy, Minnesotas största naturgasleverantörer, har lanserat pilotprojekt för grönt väte som för in gasen i befintliga rörledningar tillsammans med naturgas – även om befintlig infrastruktur och utrustning inte kunde hantera en byte till 100 % väte.

"Det här högvärdiga och begränsade bränslet måste verkligen paras ihop med de 10–15 % av ekonomin som annars skulle vara väldigt svåra att koldioxidutlösa", säger Margaret Cherne-Hendrick, senior ledare för innovation och effekt på Fresh Energy.

Dessa användningsområden inkluderar energiintensiva industrier som ståltillverkning, ammoniakproduktion för gödningsmedel och transporter – eller till och med i själva raffineringen av fossila bränslen, där en majoritet av industriellt väte används.

Internationella energiorganet uppskattar att ett ambitiöst antagande skulle kunna eliminera användningen av 14 miljarder kubikmeter naturgas per år och 360 000 fat olja per dag till 2030.

"Vi måste vara mycket försiktiga där vi kopplar ihop grönt väte med slutanvändning över hela ekonomin, och när det är möjligt bör vi samlokalisera produktion med konsumtion," sa Cherne-Hendrick. "Det är fortfarande resurskrävande, med stort behov av vatten och el."

Förra året visades den första demonstrationen av stål tillverkat med grönt väte, och en flotta av tåg som körs på väteceller har nyligen börjat trafikera i Tyskland.

"Som någon som har varit i det här utrymmet under en lång tid är det uppmuntrande att se farten," sa Steinbach.

Rotuppfinningen bakom katalysatorpulvret kom från en 3M-forskares arbete på 1980-talet, sa Steinbach, och för ungefär ett decennium sedan upptäcktes dess användning i elektrolys.

Om pulvret kan bidra till att sänka elektrolyskostnaderna avsevärt, kan grönt väte fortsätta sin klättring.

"Kostnad är ett av de viktigaste hindren," sa Steinbach. "Vi ser att många framsteg gjorts mot den barriären." + Utforska vidare

Grönt väte låter som en vinst för utvecklingsländerna. Men kostnad och transport är problem

©2022 StarTribune. Distribueras av Tribune Content Agency, LLC.