Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Comparative LCA of Electrolyzers for Hydrogen Gas Production
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering.
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Jämförande LCA av elektrolyser för vätgasproduktion (Swedish)
Abstract [en]

The need for energy and fuels is predicted to grow within the next decades, in parallel to the need of decreasing the emissions to air and water to operate within the planetary boundaries. The alternatives to consider as energy or fuel options need to be environmentally friendly, evaluated over the whole life cycle. Hydrogen is one of the considered alternatives because it contains no carbon and has a good environmental performance when produced from renewable sources. It can be produced by a variety of methods, where electrolyzers have a good potential environmental impact if powered by renewable energy. Electrolyzers cleave water into hydrogen and oxygen, by using electricity and water. There are currently four technologies on the market or under development but there is a lack of LCA-studies that compare these.

This study is an attributional LCA-study, evaluating the potential environmental performance of two electrolyzers: PEMEC and SOEC. The result from this study is thereafter compared to a parallel study of one other electrolyzer: Alkaline. The LCA study considers six impact categories: Abiotic Depletion (element), Abiotic Depletion (fossil), Acidification Potential, Eutrophication Potential, Global Warming Potential and Photochemical Ozone Creation Potential. The system boundary is set as cradle to gate. The electricity source for hydrogen production is evaluated in a sensitivity analysis, together with a scenario of future estimated developments.

The electricity during hydrogen production has the highest impact of the life cycle for PEMEC and SOEC, where the energy source has a great impact on the result. PEMEC has the lowest potential environmental impact, in comparison to Alkaline and SOEC, which comes from low energy consumption and low weight of materials with high environmental impact.

Abstract [sv]

Energi- och bränslebehovet förväntas öka inom de närmsta decennierna, samtidigt som utsläpp till luft och vatten måste minska för att nå uppsatta klimatmål. De alternativ som tas fram behöver vara miljövänliga, med bra klimatresultat sett över hela livscykeln. Vätgas är ett alternativ som övervägs, på grund av högt energiinnehåll och låga utsläpp till följd av att den är fri från kol. Vätgas kan produceras med en mängd metoder, där genom elektrolys anses vara en av de bästa teknikerna ur miljösynpunkt. En elektrolysör producerar vät- och syrgas genom att sönderdela vatten med hjälp av elektricitet. Det finns fyra elektrolys-varianter på marknaden och under utveckling, men det saknas LCA-studier där dessa jämförs mot varandra.

Denna studie är en bokförings LCA av två elektrolyser: PEMEC och SOEC, som jämförs med resultatet från en parallell studie av en annan elektrolys-typ: Alkalisk. Potentiell miljöpåverkan mättes i sex stycken kategorier: resursutarmning (fossila resurser och ämnen), försurning, övergödning, global uppvärmning och fotokemiskt marknära ozon. Systemgränsen är satt från råmaterialutvinning till vätgasproduktion. Valet av elektricitetskälla för vätgasproduktion utvärderas i en känslighetsanalys, tillsammans med påverkan av framtida teknikers konstruktion.

Livscykelfasen ”produktion av vätgas” har övervägande högst påverkan över livscykeln för SOEC och PEMEC, där elektriciteten är den bidragande faktorn. Elektrolysmodellen PEMEC har uppskattningsvis lägst miljömässig påverkan över livscykeln. Den låga påverkan för PEMEC kan härledas till låg elektricitetsförbrukning under vätgasproduktionen samt låga vikter av material med hög miljömässig påverkan.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 84
Series
TRITA-ABE-MBT ; 19543
Keywords [en]
Energy, Hydrogen Gas, LCA, Electrolyzer, SOEC, PEMEC, Alkaline
Keywords [sv]
Energi, Vätgas, LCA, Elektrolysör, SOEC, PEMEC, Alkalisk
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-254353OAI: oai:DiVA.org:kth-254353DiVA, id: diva2:1331089
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-06-26 Created: 2019-06-26 Last updated: 2019-06-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2485 kB)100 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2485 kBChecksum SHA-512
36e27badd7286b60393925972d9495e59cfc44a7acdb613536161b43379af5ccfa14ac0653c960036fe880e4860d40511dbd6b11bf81bb93f0ef23d626053c14
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Sustainable development, Environmental science and Engineering
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 100 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 98 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf