Vyčistite vodík z elektrickej pece
Vodík nie je len dôležitým zásobníkom energie a palivom. Najjednoduchšie zo všetkých chemických prvkov majú veľký význam aj pre chemický priemysel. Vodík je potrebný na veľkú výrobu amoniaku, a teda aj hnojív, ako aj mnohých dôležitých chemikálií a syntetických palív, ako je metanol. Kremelina sa získava hlavne takzvaným parným reformovaním zemného plynu, t. J. Metánu.
Tento proces má však svoju cenu: Za účelom generovania potrebného reakčného tepla 800 stupňov sa spaľuje veľké množstvo zemného plynu. Samotné spaľovanie a reforma vytvárajú veľké množstvo oxidu uhličitého, ktorý poškodzuje podnebie. Dánska výskumná skupina teraz preukázala, že vodík je možné vo veľkom vyrábať aj menej energeticky náročným spôsobom a šetriacim zdroje. Sebastian Wismann z Dánskej technickej univerzity v Kongens Lyngby a jeho kolegovia používajú na parné reformovanie elektricky vyhrievaný kompaktný reaktor.
Pri klasickom parnom reformovaní prechádzajú metán (CH₄) a para cez reaktor pri vysokom tlaku a pri vysokej teplote. Dve východiskové látky reagujú v prítomnosti kovového katalyzátora za vzniku vodíka (H2) a oxidu uhoľnatého (CO). Ten sa potom oxiduje na oxid uhličitý (C02) alebo sa použije spolu s vodíkom ako syntéznym plynom na výrobu metanolu.
Tri percentá globálnych emisií CO₂
Výroba vodíka sa uskutočňuje v desať metrov vysokých objemných nádobách reaktora, ktoré sú spaľované plynovými horákmi. Kvôli zlej tepelnej vodivosti katalyzátora a steny reaktora musí byť generované viac tepla, ako je v skutočnosti potrebné pre proces reformovania. Potrebné množstvo paliva a množstvo uvoľneného CO₂ sú zodpovedajúcim spôsobom vysoké. Na každý kilogram vyrobeného vodíka sa vyprodukuje deväť kilogramov oxidu uhličitého. To sú zhruba tri percentá globálnych emisií.
Metóda vyvinutá vedcami Sebastiana Wismanna generuje menej oxidu uhličitého a využíva menej zemného plynu, pretože úplne odpadá od plynových horákov. Teplo sa vytvára výlučne prúdom, ktorý preteká vnútornou stenou nádoby reaktora. To vytvára teplo priamo tam, kde prebieha proces reformovania. To by prospelo výťažku a selektivite implementácie, píšu Wismann a jeho kolegovia v časopise „Science“. Ďalej sa katalyzátor nanášal ako tenká vrstva na vnútornú stenu ohriateho reaktora. To znamená, že je potrebných menej materiálu.
Zelená cesta k vodíku
Vďaka tejto koncepcii môže byť dánsky reaktor postavený oveľa kompaktnejšie ako porovnateľný priemyselný reformátor. Extrapolované na typické priemyselné váhy by sa asi toľko metánu premenilo na vodík v približne dvojmetrovom elektricky vyhrievanom reaktore s kapacitou päť metrov kubických ako v trinásť metrov vysokom priemyselnom reformátore s objemom 1100 metrov kubických, konkrétne 75 percent. Štvormetrový reaktor s objemom 15 metrov kubických by dokonca produkoval 95 percent vodíka. Ak by sa reforma pary mala zmeniť na celom svete, dalo by sa zabrániť jednému percentu emisií oxidu uhličitého, odhadujú vedci spolupracujúci s Wismannom.
Dánsky proces a všeobecné elektrické vykurovanie priemyselných procesov však bude môcť významne prispieť k zníženiu globálnych emisií CO₂, iba ak sa elektrina vyrába výlučne z obnoviteľných zdrojov, tvrdí Christian Sattler z Inštitútu pre solárny výskum v Nemeckom stredisku pre vzduch a vesmírne lety (DLR) v Kolíne nad Rýnom prácou dánskych vedcov. Elektrické vykurovanie priemyselných procesov si však vyžaduje stále napájanie. Pretože slnko a vietor kolíšu, je nevyhnutná akumulácia elektriny a inteligentné energetické siete.