Новый процесс производства водорода из метана без выбросов CO2
Природный газ составляет более 28 процентов от объема потребления энергоносителей. Его основной компонент, метан, не только широко используемое ископаемое топливо, но и одна из основных причин повышения уровня CO2, и, следовательно, изменения климата.
Чтобы решить эту проблему, исследователи из Института перспективных исследований в области устойчивого развития (IASS) и Технологического института Карлсруэ (KIT) разработали процесс, который извлекает энергетический компонент метана в виде водорода и без выделения диоксида углерода.
В процессе, называемом «крекинг метана», молекулярные компоненты метана - водород и углерод - разделяются при температуре свыше 750 ° C (1,382 ° F), без вредных выбросов.
Концепция крекинга метана разрабатывалась в течение нескольких десятилетий, но изучение было ограничено низкой степенью конверсии и загрязнением углеродом.
Исследователи изменили процесс, используя реактор нового дизайна на основе технологии жидких металлов, имеющий высоту 1,2 метра (4 фута), созданный из кварца и нержавеющей стали. Мелкие пузырьки метана вводятся в столбы с расплавленным оловом. По мере того, как они поднимаются к поверхности, углерод отделяется и оседает в виде порошка в верхней части реактора. Засорение не допускается за счет легко отделяемого микро-гранулированного углеродного порошка, в то время как дизайн реактора делает его устойчивым к коррозии.
По мнению профессора Томаса Ветцеля (Thomas Wetzel) из KIT, реактор производит водород с эффективностью преобразования 78 процентов при температуре 1200 ° C (2192 ° F), и может непрерывно работать в течение двух недель. Это тот последний аспект указывает на возможность собрать реактор промышленных масштабов, который будет получать энергию от полученного водорода.
«Мы ожидаем, что исследования и разработки займут около трех лет, что сможет привести к модульному реактору промышленного образца, который сможет масштабироваться путем простого умножения», сказал исследователь Стефан Стукрад (Stefan Stueckrad).
Стукрад добавил, что энергетическая эффективность процесса «была оценена немного выше, чем обычный паровой реформинг природного газа и на около 20 процентов выше, чем газификация угля» - учитывая, что оба процесса используют улавливание и хранение углерода.
Исследование команды показало, что крекинг метана сопоставим с электролизом воды, в отношении выбросов CO2 на единицу водорода, и более чем на 50 процентов чище, чем технологии реакции конверсии метана водяным паром. Предварительные расчеты показывают, что разработанная технология может достичь затрат от €1,9 до €3,3 (US $ 2 до $ 3,50) за килограмм водорода (в текущих немецких ценах на природный газ).
Следующий этап исследования будет сфокусирован на оптимизации аспектов конструкции реактора и постепенному масштабированию для увеличения производительности.
Facepla.net по материалам: kit.edu