211service.com
En bedre måde at få brint fra vand på
En eksperimentel tilgang til at spalte vand kan føre til en relativt billig og ren metode til storskala brintproduktion, der ikke kræver fossile brændstoffer. Processen opdeler vand til brint og oxygen ved hjælp af varme og katalysatorer fremstillet af billige materialer.
Mark E. Davis
Varmedrevet vandspaltning er et alternativ til elektrolyse, som er dyrt og kræver store mængder elektricitet. Den nye tilgang, udviklet af Caltech kemiingeniørprofessor Mark Davis, undgår de vigtigste problemer med tidligere varmedrevne metoder til vandspaltning. Det virker ved relativt lave temperaturer og producerer ingen giftige eller ætsende mellemprodukter.
Næsten al den brint, der nu bruges i industrielle processer, såsom fremstilling af benzin, kommer fra reformering af naturgas. Hvis bilproducenter begynder at sælge et stort antal brint-brændselscelle-køretøjer, som de har sagt, at de planlægger at gøre i sidste ende, vil brinten til disse sandsynligvis også komme fra naturgas, medmindre processer som den hos Caltech kommercialiseres.
Den grundlæggende tilgang til højtemperaturvandsspaltning er at opvarme et oxideret metal for at drive ilt væk og derefter tilføje vand. I Davis' tilfælde er udgangsmaterialet manganoxid, og reaktionerne lettes ved at skubbe natriumioner ind og ud af det. Uden natrium ville temperaturerne gå op over 1.000 °C, siger Davis. Med det virker reaktionerne ved temperaturer på 850 °C eller lavere.
Teknologien er formentlig langt fra kommercialiseret. Det kræver stadig ret høje temperaturer - for eksempel et par hundrede grader højere end dem, der bruges til at drive dampturbiner på kul- og atomkraftværker. At producere disse temperaturer uden fossile brændstoffer ville sandsynligvis involvere en af to teknologier, som ingen af dem bliver brugt kommercielt lige nu: højtemperaturatomreaktorer eller højkoncentrerede solvarmeanlæg, der bruger spejlringe til at koncentrere sollys mere intenst, end det sker i dag i solvarmekraftværker.
Caltech-tilgangen skal også testes for at sikre, at vandopdelingscyklussen kan køre gentagne gange. Indtil videre har forskerne vist, at de samme materialer kan genbruges fem gange, men hvis du skulle have en af disse ting til at fungere rigtigt, skulle du køre den i tusindvis af cyklusser, siger Davis. Han siger, at sådanne tests ligger uden for hans laboratoriums rammer. Vi har det godt med potentialet for mange cyklusser på denne, men før du gør det, ved du det ikke, siger han. Det eneste, vi gjorde her, var at bevise, at kemien kunne fungere.
Satsen for brintproduktion vil også skulle øges - for eksempel ved at skifte til materialer med et større overfladeareal. Og Davis håber at sænke de nødvendige temperaturer yderligere. Målet er at bruge denne proces eller en lignende proces til at udnytte spildvarme på stålværker og kraftværker. Det er en god start, men jo lavere vi kommer, jo bedre, siger han.