Компанія Alstom нещодавно подала свій водневий потяг Regiolis H2 на сертифікацію. Як третя модель у своїй продуктовій лінійці, що працює на водні, потяг має бути запущений у експлуатацію у Франції до кінця цього року. З дальністю проїзду 600 км, новий Regiolis H2 має трохи менший діапазон, ніж Coradia Stream H (660 км) і значно менший, ніж Coradia iLint (800 км). Однак його гібридна система пропонує додаткову перевагу: він може працювати від контактної мережі, коли вона доступна. Таким чином, проект позиціонується як універсальний розв'язок для маршрутів з гібридною інфраструктурою.
Тим не менш, експеримент із водневим потягом Alstom знову стикнувся з проблемами. Оператори в Німеччині знову почали використовувати дизельні потяги через неможливість отримати замінні паливні елементи. З 14 придбаних Нижньою Саксонією потягів Coradia iLint у роботі лише 4. Хоча це може здаватися простою проблемою з ланцюжком поставок, справжня причина глибша — вона не тільки виявляє недоліки водневої енергетики в транспортуванні, але й розкриває структурні матеріальні обмеження, що робить її доцільність дедалі більш невизначеною.
Coradia iLint, який колись був прапорцевим проектом водневої автономності, використовує паливні елементи, поставлені компанією Cummins, використовуючи технологію Hydrogenics компанії в Канаді та Європі. Кожен потяг обладнаний двома модулями потужністю приблизно 200 кВт кожен. Для паливних елементів такого масштабу потрібно 0,4–0,6 грама платини на кіловат для виконання вимог міцності залізничних операцій, тобто кожному потягу потрібно приблизно 0,2 кг платини. За поточними цінами це складає приблизно 8 700 доларів США, що становить 5 % від вартості паливного елемента. Хоча відсоток здається незначним, проблема стає помітною, якщо врахувати глобальне виробництво платини.
Платина є незамінною в паливних елементах з протоннообмінною мембраною (PEM). Основою паливного елемента PEM є мембрана, вкрита платиною. Платина виступає каталізатором: вона розділяє молекули водню на протони та електрони, дозволяє протонам проходити крізь мембрану, змушуючи електрони рухатися зовнішнім колом для виробництва електрики, а потім прискорює повільну реакцію об’єднання кисню, протонів і електронів для утворення води з іншого боку мембрани. Ці дві реакції є основними для роботи паливного елемента, а платина, завдяки своїй унікальній поверхневій хімії, забезпечує їхню швидкість і необхідну стійкість. Без платини паливні елементи або не працюють ефективно, або швидко деградують, залишаючи паливні елементи на основі водню глибоко залежними від цього рідкісного та схильного до коливань цін металу.
Світове щорічне виробництво платини становить приблизно 250–280 тонн. Близько третини використовується в автомобільних каталізаторах (переважно для дизельних двигунів), чверть — у виробництві ювелірних виробів, майже п'ята частина — в промислових каталізаторах для нафтопереробної та хімічної промисловості, а також невеликі обсяги — у скляній та електронній галузях. Навпаки, паливні елементи та електролізери споживають лише 1–2 тонни на рік, що складає менше 1% від загального попиту.
Пропозиція платини залишається обмеженою. Понад 70% видобутої платини походить із Південної Африки, однак місцеві видобувні підприємства стикаються із проблемами електроживлення, повенями, страйками та політичними перешкодами. Обсяги вторсировини мінімальні — на найнижчому рівні за останнє десятиліття, що призводить до щорічного дефіциту близько 31 тонни. Ціни на платину зросли до максимального рівня за 11 років, а лізингові ставки різко збільшилися. Вторинна переробка ледве пом’якшує тиск: більша частина вторсировини платини походить із каталітичних нейтралізаторів автомобілів, які вичерпали свій термін служби, тоді як платина, яка використовується, зокрема, у паливних елементах, має нижчі показники вилучення через її тонкий розподіл, забруднення або невигідність добування.
У змаганні за платину, водневі паливні елементи перебувають у найбільш незручному становищі. Виробники автомобілів не шкодують коштів на придбання платини, щоб відповідати вимогам щодо викидів; нафтопереробні заводи не можуть обійтися без платинових каталізаторів і стикаються з надзвичайно високими витратами на зупинку виробництва; виробники спеціального скла та електроніки не мають альтернативних матеріалів для високотемпературних платинових інструментів. Лише споживання ювелірних виробів може зменшитися зі зростанням цін, звільнивши невелику кількість платини. Натомість, водневі паливні елементи мають обмежений попит і вимогливих до вартості клієнтів.
Вже зараз енергетика водню стикається з низьким рівнем енергоефективності, високими експлуатаційними витратами та витратами на інфраструктуру, а також слабким попитом на ринку в порівнянні з батареями. Обмеження у постачанні платини лише поглибило ці проблеми. Кожен додатковий мегаватт потужності паливних елементів споживає все більше дефіцитної платини, інші галузі постійно перекривають попит водневого сектора на цей ресурс. Масштабний розвиток водневого транспорту лише посилюватиме залежність від цього незамінного, обмеженого у постачанні та довгостроково дефіцитного сировинного матеріалу, що не надає оптимістичних перспектив.
EN
