2022-07-31
 
一步制氢和碳捕获,制氢和CO2捕获都是在一个步骤中实现的
2022年07月31日   阅读量:839

制氢是以天然气为原料,结合一种非常特殊的陶瓷膜进行的。制氢和CO2捕获都是在一个步骤中实现的,这使得该方法具有很高的能效。这就是为什么这项技术成为研究期刊《科学》上一篇文章的主题中国塑料网vlevle.com

哈拉尔德·马勒说:“目前建立的方法的能效等级在70%到75%之间,但我们的方法的潜在效率为90%。”酶奥斯陆CoorsTek膜科学公司的d-Fjeld。他说:“最终产品是高纯度的压缩氢。陶瓷膜反应器还可以更有效地分离二氧化碳,使温室气体易于运输和隔离。”


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CoorsTek Membrane Sciences专门生产用于能量转换的陶瓷材料,与SINTEF一起是该项目的研究合作伙伴之一。该公司与SINTEF的合作非常密切,并取得了显著的成果,这些成果已在最著名的国际期刊上发表。五年前,《自然》杂志发表了一篇关于挪威研究团队的文章。当时,他们刚刚成功地证明了使用一种新的高效节能方法生产氢气背后的基本原理。最近在《科学》杂志上发表的一篇文章证实了该方法的有效性,该团队目前正在努力扩大该技术的规模。


“这是使氢作为燃料更加实用的道路上的重要一步,”马勒说酶d-Fjeld。“这个过程也有一个低碳足迹,”他说。短期和长期相关性该研究正在位于奥斯陆的SINTEF设施和实验室进行,这些设施和实验室与库斯泰克膜科学公司的办公场所位于同一地点。SINTEF的资深研究科学家Thijs Peters是这篇关于新项目的科学文章的合著者之一。


彼得斯说:“这项技术的有趣之处在于,它具有短期和长期的相关性。”。“它不仅可以用于从天然气中生产蓝色氢,还可以从沼气或氨气中生产绿色氢,作为“更可持续的未来”的一部分,”他说。

蓝色和绿色氢的区别:二氧化碳是制氢的天然副产品。如果你成功捕获并隔离了二氧化碳,那么产生的氢就被称为“蓝色”氢。氢也可以通过电解水来制造。然而,在这个过程中,不会产生二氧化碳,如果也使用可再生能源驱动,则产生的氢气被称为“绿色”自身产生热量从天然气中生产氢气的技术是众所周知的,被称为蒸汽重整。天然气主要由甲烷组成,当其与蒸汽反应时,每个甲烷分子可获得四个氢分子。为了使该反应发挥作用,必须在高温下提供蒸汽。


与蒸汽重整相关的一个主要问题是,该过程需要能源,分几个阶段进行。它还将二氧化碳作为副产品。另一方面,新技术不需要外部热量来驱动蒸汽重整过程。新工艺的关键在于,当氢被泵送通过陶瓷膜时,热量会自动产生。这样,热量就在需要的地方产生。


从细胞到膜反应器

新方法中使用的最小构件是由6厘米长的陶瓷圆柱体组成的电化学燃料电池。科学文章中描述的放大膜反应器的尺寸为4×40厘米。它由36个这样的电池组成,这些电池连接起来形成一个连续的电路。连接电池的材料由微晶玻璃组成,顾名思义,微晶玻璃是玻璃和陶瓷材料(如瓷器)的复合材料。然后将该材料与导电金属粉末混合。根据CoorsTek Membrane Sciences的说法,这种材料的开发是使放大过程成为可能的关键。然后将反应器膜放置在钢管中,使气体处于高压下。


这项新技术背后的秘密在于一种被称为质子导电陶瓷的材料,这种材料构成了从气体混合物中去除氢的膜。当遇到甲烷(CH4)时,氢分子分裂,膜将单个原子分解为其组成的质子和电子。带正电的质子穿透膜,而电子被捕捉在电极上,并通过外部电路在膜周围传输。当质子和电子在膜的另一侧重新结合时,产物是纯净的压缩氢。这种新型陶瓷膜制氢反应器背后的技术是由科尔斯特克膜科学公司、奥斯陆大学和西班牙巴伦西亚技术研究所的研究人员开发的。SINTEF在该项目中的作用是测试反应堆,并研究如何将这种新的制氢概念整合到更大的能源系统中。


Thijs Peters说:“与客户密切合作,开发一种与绿色过渡如此相关的技术,这是非常有益的。”。“一个人从与如此多不同领域的人的密切工作关系中学到了很多,”他说。


未来两年的商业化

这项技术的下一个发展阶段已经开始。在沙特阿拉伯的达兰建立了一个试点设施。安装在这个设施中的发电机,比《科学》文章中描述的发电机大五倍,也被证明可以工作。“我们确信这项技术可以进一步扩大,”哈拉尔德·马勒说酶d-Fjeld。他说:“我们希望,商业制氢系统的首次工业安装能在未来两三年内完成。”。SINTEF继续与CoorsTek Membrane Sciences合作开发更大的膜反应器,这两个组织正在进行与材料技术相关的其他项目。

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