Производство чистого водорода и улавливание углерода в одном процессе

В Норвегии представили новый способ производства водорода и улавливания углерода в ходе одного процесса. Это технология, над которой работали более пяти лет. Реактор с керамической мембраной производит сжатый водород высокой степени чистоты, а также эффективно отделяет и изолирует углекислый газ. Если эффективность предыдущих решений была на уровне 70-75%, то новый способ потенциально может достичь 90%, заверяют разработчики.

Технология получения H2 из природного газа хорошо известна и называется паровым риформингом. Природный газ состоит в основном из метана — когда он реагирует с паром, на каждую молекулу метана приходится четыре молекулы водорода. Чтобы эта реакция работала, пар должен подаваться при очень высоких температурах.

Основная проблема, связанная с паровым риформингом, заключается в том, что этот процесс энергозатратен и протекает в несколько стадий. Кроме того, выделяется CO2 в качестве побочного продукта.

Главный сектор новой технологии — в материале, из которого состоит мембрана. Это так называемая протон-проводящая керамика, удаляющая водород из газовой смеси. 

Новая технология не требует внешней подачи тепла для парового риформинга. Тепло вырабатывается автоматически, когда водород прокачивается через керамическую мембрану. Мембранный реактор состоит из 36 таких ячеек, соединенных в непрерывную электрическую цепь. Материал, который соединяет ячейки, состоит из стеклокерамики — это композит из стекла и керамических материалов (в данном случае — фарфора). Материал смешивают с электропроводящим металлическим порошком, после чего мембрану реактора помещают в стальную трубу, в которой газы находятся под высоким давлением.

При столкновении с метаном (CH4) молекулы водорода расщепляются, а керамическая мембрана расщепляет отдельные атомы на составляющие их протоны и электроны. Положительно заряженные протоны проникают через мембрану, а электроны захватываются электродами и транспортируются вокруг мембраны по внешней электрической цепи. Когда протоны и электроны воссоединяются на другой стороне мембраны, получается чистый сжатый водород.