Ny metode gør brintproduktion med vindenergi langt billigere

Forskere ved Delaware University i USA har fundet en metode, der gør det billigere at fremstille brint ved elektrolyse af vand. Det kan få økonomisk betydning for brint som et muligt brændstof i fremtidens CO2-fattige samfund.

Metoden reducerer mængden af kostbart platin i katalysatoren på brint-siden af elektrolyseprocessen med cirka 90 procent. Platin koster over 500 kroner per gram.

Brint er flere gange blevet nævnt som mulighed for at opbevare overskydende energi fra vindmøller i tidsrum, hvor elprisen er meget lav.Men der er en række væsentlige omkostninger forbundet med at bruge store mængder elektricitet til brint-fremstilling. Omkostninger, som foreløbig afholder energisektoren fra at gå i gang. For eksempel er der uløste problemer med opbevaring og distribution af brint.

Ideen er simpel. Brug elektricitet fra vindmøllerne til at producere brint, og sælg så brinten til transportsektoren. Men i praksis rummer den simple ide mange komplicerede, tekniske problemstillinger, som bremser udviklingen mod brint-samfundet. (Foto: Wikipedia) Illustration: Wikipedia

Men selve fremstillingsprocessen rummer også problemer, blandt andet med katalysatorernes holdbarhed. Men det er ikke det, som de amerikanske forskere har løst. I stedet har de fundet en måde at spare på platinet uden at gå på kompromis med katalysatorens effektivitet.

I stedet for ren platin, bruger de et substrat af det langt billigere wolfram-karbid, som de pådamper et supertyndt lag af platin. Faktisk kun et atomlags tykkelse. Det nedsætter platinforbruget med en størrelsesorden, skriver forskerne i en artikel i Angewandte Chemie International Edition, nr. 38/2010.

Tidligere forsøg af den slags har ikke været energieffektive nok, fordi platin-atomerne plejer at sætte sig ujævnt på den porøse overflade. Og den måde, platin-atomerne forbinder sig til underlaget, kan ødelægge katalysatorens effektivitet. Men med den nye metode kan de lægge atomlaget helt jævnt, så alle platin-atomerne deltager i spaltnings-processen af vand, skriver de.

Professor Niels Bjerrum, DTU Kemi, siger om den amerikanske forskning:

»Der er mange, der har forsøgt at nedsætte platinmængden ved at bruge wolfram-karbid. Vi har også prøvet det her hos os. Der er som regel problemer med holdbarheden. Amerikanerne har også kun taget fat i katalysen på brint-siden, og det er altså ilt-siden, der giver de største problemer på grund af oxidation. Men når det er sagt, så er det et meget interessant forskningsresultat fra Delaware University, for hvis man kan spare platin på brint-siden, så er det problem da blevet mindre. Vi vil undersøge den sag, det er klart.«.

Dokumentation

Artikel i Angewandte Chemie

Emner : Brint
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Hvorfor skal man bruge en katalysator til at adskille vandmolekylet?

En ting er, at det er ønskværdigt med så stor elektrisk overflade som muligt i "procesvæsken", men er det ikke antallet elektroner der passerer, der bestemmer hvor meget brint og ilt der produceres. Dét kan man vist ikke lave om på.

Ilt er noget væmmeligt noget, der angriber stort set ALT. Jern ruster (oxiderer), det gør rustfrit stål ikke så meget. Det er klart man skal bruge elektrisk ledende elektroder, men hvor hurtigt bliver de ædt. Hvad med at bruge grafitelektroder som på stålsmelteværkerne? Overfladen er nog "fodboldbaner" mindre end med platin eller wolfram. Hvad med et titaniumnet fyldt med grafit?

Jeg har et par startbatterier med blyelektroder. De holder til elektronpassage i adskillige år. ;-D De udskiller også ilt og brint (af og til - mest under overladning :) )

  • 0
  • 0

Hvorfor skal man bruge en katalysator til at adskille vandmolekylet?

En katalysator sænker aktiveringsenergien, altså den energi der skal til for at få processen til at forløbe. Ved normal elektrolyse af vand skal der bruges x antal volt (1,2?) for at splitte molekylerne ad. Med en katalysator på elektroderne sænkes denne spænding, og der forbruges mindre strøm pr. splittet molekyle.

I en brændselscelle er det det samme princip. Man får mere elektrisk energi ud af processen med en katalysator på elektroderne, da mindre går tabt som varme.

På stålsmelteværker og i startbatterier sker der ingen (tilsigtede) molekylære reaktioner, kun elektrontransport og ionsering/neutralisering, og derfor bruger man der bare det mest holdbare/effektive i forhold til prisen :)

  • 0
  • 0

... denne spænding, og der forbruges mindre strøm pr. splittet molekyle.

Strømforbruget pr. splittet molecule er det samme, nemlig 2 elektroner pr spaltning, men disse 2 elektroner kommer uden brug af 'katalysator' til at bevæge sig over et lidt større elektrisk potentiale.

En ligeså vigtig anledning til at foretrække platin eller legeringer med lignende egenskaber, er kravet til elektrodernes kemiske modstandsdygtighed. Særligt kommer anoden til at 'leve et hårdt liv'.

Andre materialer [b]kan[/b] bruges. Til 'hjemmebrug' kan jeg f.eks. anbefale kulstænger.

  • 0
  • 0

Christian Worm har fuldstændig ret. Han kom vist bare til at skrive strøm i stedet for energi.

I praksis skal man påtrykke en højere spænding end den teoretiske for at få strømmen til at løbe. Brugen af en katalysator sænker denne overspæding, og dermed reduceres energiforbruget.

  • 0
  • 0

....men vind er gratis. Det man vinder ved dyre elektroder i den forbindelse må da være peanuts. Møllen koster, helt klart, men hvor hvor stor er produktionsenergi forskellen på en kul elektrode og en platinelektrode?

Altså x liter brint pr kWh med kul og y liter brint pr kWh med platin ?

  • 0
  • 0

Hvor mange kWh kan man få igen for hver indsat kWh, når proceforløbet er El - brint -el?

Lidt sat på spidsen, så er det 100 %.

Energien, der umiddelbart tænkes til at blive brugt, vil være energi, som vi enten ikke ville høste i første omgang (i form af vindmøller, der kobles af, korrekt?), eller som vi ville være tvunget til at sælge til Tyskland eller Sverige til langt under markedsprisen.

I mine øjne kan det derfor kun gå for langsomt at sætte disse brintanlæg op - når problemerne er overkommet, og når prisen er kommet ned, forstås.

Mvh, Mikael

  • 0
  • 0

Hvor mange kWh kan man få igen for hver indsat kWh, når proceforløbet er El - brint -el?

Det ved jeg ikke. Men energien er jo ikke helt spildt. Der tabet bliver jo til varme, som må kunne anvendes på passende vis. (Man tør jo ikke sige fjernvarme, så er der nogle på sitet, der får myrekryb).

  • Søren
  • 0
  • 0

Anvendes eloverløb fra vindmøller til brintfremstilling ved elektrolyse, så må de ca. 50% spildvarme herfra kunne bruges til opvarmning af eks. returvand i fjernvarmeanlæg. Den derudover fremstillede rene ilt kunne ved afbrænding af ren kul fremstille næsten ren CO2 som forholdsvis let kan gøres flydende og transporters ud til olieboringerne i Nordsøen for at øge olieindvindingen her. I følge olieselskaberne haster dette inden disse lukkes ned.

  • 0
  • 0

Hmm. Hvorfor egentlig bruge energi på at producere CO2 og transportere kul og nedfryse. De kan vel nøjes med at pumpe havvand derned eller noget luft.

Så kan vi bruge ilten til at effektivisere forbrændingen af affald og andet med mindsket NOx og partikel udledning.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten