Halvdelen af verdens produktion af hydrogen foregår ved en proces kendt som damp-reforming af methan kendt som SMR efter sin engelske forkortelse. Den står skønsmæssigt for 3 pct. af de samlede CO2-udledninger i verden.
I denne uge redegør forskere fra DTU og Haldor Topsøe i samarbejde med Teknologisk Institut og virksomheden Sintex i Science for, at hydrogen kan produceres i meget mindre reaktorer ved elektrisk opvarmning.
Hvis energien kommer fra vedvarende energikilder som vind eller sol, og teknologien indføres globalt, vil det potentielt kunne mindske CO2-udledningerne med en procent, skriver forskergruppen, som er ledet af professor Ib Chorkendorff fra DTU Fysik.
Methan kan reagere med vanddamp og danne hydrogen via disse processer [latex] CH_4 + H_2O \rightleftharpoons CO + 3H_2 [/latex] [latex] CO + H_2O \rightleftharpoons CO_2 + H_2 [/latex] Ved den traditionelle proces tilføres varme ved forbrænding af naturgas, så temperaturen når op på ca. 900 C.. Det medfører, at der produceres omkring 9 ton CO2 for hver produceret ton H2, hvoraf omkring en fjerdedel stammer fra forbrændingsprocessen, skriver forskerne i den videnskabelige artikel i Science.De kemiske reaktioner
Forskningsingeniør Peter Mortensen fra Haldor Topsøe fremhæver, at den elektriske reformer er det næste logiske skridt for den kemiske industri, da den kan føre til brug af mere miljøvenlige processer - uden det går ud over omkostningerne.
Fra 1.100 kubikmeter til 5 kubikmeter
Et industrielt anlæg til SMR består i dag af mere end 100 10-14 meter lange cylindriske reaktorer. De nye elektriske opvarmede reaktorer er to størrelsesordner mindre, og den katalytiske effektivitet for processen er tilmed højere.
I laboratorieforsøget har man anvendt et rør i form af en FeCAl-legering, som er valgt ud fra, at det har en konstant elektrisk modstand som funktion af temperaturen. Det er belagt på indersiden med en 130 mikrometer tyk katalysator.
Forsøgene indikerer, at et konventionelt anlæg med en størrelse på 1.100 kubikmeter, der producerer 2.230 kmol H2/time kan erstattes med en elektrisk opvarmet reformer med en størrelse på kun 5 kubikmeter.
Første skridt mod en total elektrificering
I en kommentar bemærker Guy Marin fra Laboratory for Chemical Technology and Center for Sustainable Chemistry i Ghent, Belgien sammen med to kolleger, at dette er skridt i retning af en elektrificering af hele den kemiske industri.
De påpeger dog også, at man ikke gør fuld nytte af den elektriske energi ved at omdanne den til varme, som i dette eksempel, men det er et forventeligt første skridt. Derfor er det et vigtigt forskningsresultat, mener de.
På længere sigt vil man dog ifølge Guy Marin få mere mere ud af at bruge elektricitet direkte til at fremstille molekyler i et 'power-to-chemicals-approach', hvor man helt kan undgå brug af fossile brændstoffer.
Forskerne beskriver ikke den indgående katalysator i detaljer, men de skriver i artiklen at det kan til stilles til rådighed for andre via en aftale med Haldor Topsøe A/S.
