{"id":108546,"date":"2022-05-03T07:35:00","date_gmt":"2022-05-03T05:35:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=108546"},"modified":"2022-04-27T14:58:18","modified_gmt":"2022-04-27T12:58:18","slug":"industrielle-wasserstofferzeugung-mit-einem-neuen-system-auf-grundlage-protonierter-keramikmembranen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/industrielle-wasserstofferzeugung-mit-einem-neuen-system-auf-grundlage-protonierter-keramikmembranen\/","title":{"rendered":"Industrielle Wasserstofferzeugung mit einem neuen System auf Grundlage protonierter Keramikmembranen"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Ein internationales Team, an dem das Institut f\u00fcr Chemische Technologie (ITQ), ein gemeinsames Zentrum des Spanischen Nationalen Forschungsrats (CSIC)<\/a> und der Polytechnischen Universit\u00e4t Valencia (UPV), beteiligt ist, hat einen neuen elektrifizierten Reaktor entwickelt, um Wasserstoff auf nachhaltigere und energieeffizientere Weise zu gewinnen. Dem Team ist es gelungen, 36 einzelne keramische Membranen zu einem skalierbaren, modularen Generator zu kombinieren, der aus Strom und verschiedenen Brennstoffen Wasserstoff erzeugt, und zwar fast ohne Energieverlust. Dies ist das erste Mal, dass diese Technologie zur industriellen Herstellung von Wasserstoff eingesetzt wird.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Wasserstoff ist das am h\u00e4ufigsten vorkommende chemische Element auf unserem Planeten, aber er ist nicht in Lagerst\u00e4tten vorhanden. Es muss aus anderen Elementen gewonnen werden, die es enthalten. Die Herstellung von Wasserstoff f\u00fcr Energiezwecke wird nach der Farbe klassifiziert, je nachdem, wie sauber er gewonnen wird. Der sauberste ist gr\u00fcner Wasserstoff, der aus erneuerbaren Energiequellen hergestellt wird. Das h\u00e4ufigste ist Blau, das aus Erdgas gewonnen wird. Die in Science ver\u00f6ffentlichten Ergebnisse der Arbeiten, an denen das ITQ beteiligt ist, sind vielversprechend f\u00fcr die Wettbewerbsf\u00e4higkeit beider Typen im Land- und Seeverkehr, aber auch f\u00fcr andere M\u00e4rkte und ihre industrielle Nutzung.<\/p>\n\n\n\n

Die in dieser Studie verwendeten keramischen elektrochemischen Protonenreaktoren nutzen elektrische Energie, um Wasserstoff mit au\u00dfergew\u00f6hnlicher Energieeffizienz aus anderen Molek\u00fclen zu gewinnen. Der Brennstoff kann Ammoniak, Erdgas, Biogas oder andere wasserstoffhaltige Molek\u00fcle sein. Im Rahmen des Projekts wurde ein elektrifizierter Reaktor auf eine Produktion von etwa einem halben Kilo Druckwasserstoff pro Tag durch Elektrokompression hochgefahren, mit einer sehr hohen Reinheit und einer maximalen Energieeffizienz von \u00fcber 90%.<\/p>\n\n\n\n

Die Gruppe f\u00fcr Energieumwandlung und -speicherung des ITQ hat gezeigt, dass es m\u00f6glich ist, mit dieser Art von Technologie bei einem Druck von 150 bar zu arbeiten, was einen der wichtigsten Meilensteine dieser Arbeit darstellt. Dar\u00fcber hinaus wird bei diesem System das im Prozess erzeugte Kohlendioxid (CO2) nicht in die Atmosph\u00e4re abgegeben, sondern in einen unter Druck stehenden Strom umgewandelt, der verfl\u00fcssigt und zur sp\u00e4teren Verwendung oder Lagerung transportiert wird, was eine Dekarbonisierung erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n

Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, dass die Protonen-Keramik-Technologie zur Herstellung skalierbarer Wasserstoffger\u00e4te verwendet werden kann, die den Weg f\u00fcr eine industrielle Massenproduktion ebnen. W\u00e4hrend andere saubere Energien wie Solar- oder Windenergie unstetig sind, hat Wasserstoff den Vorteil, dass er Energie speichern und verteilen kann. “Dieses System wird es erm\u00f6glichen, Energie in Form von Molek\u00fclen mit hoher Energiedichte und Wasserstoffgehalt zu speichern und damit eine Antwort auf das Problem der Unterbrechung der erneuerbaren Energien zu geben”, sagt Sonia Remiro Buenama\u00f1ana, Postdoktorandin am ITQ.<\/p>\n\n\n\n

Dem Forschungsteam geh\u00f6ren neben dem ITQ auch Wissenschaftler und Ingenieure der Universit\u00e4t Oslo und des Forschungsinstituts SINTEF (Norwegen) sowie von CoorsTek Membrane Sciences, der Forschungsabteilung des Unternehmens CoorsTek, an. “Energieeffizienz ist der Schl\u00fcssel zur Zukunft des Wasserstoffs”, sagt Irene Yuste, Chemieingenieurin bei CoorsTek Membrane Sciences und Doktorandin an der Universit\u00e4t Oslo, Mitautorin der Studie.<\/p>\n\n\n\n

Gewinnung von Wasserstoff mit maximaler Effizienz<\/h3>\n\n\n\n

“Wenn Energie von einer Form in eine andere umgewandelt wird, kommt es zu einem Energieverlust”, erkl\u00e4rt Jos\u00e9 Manuel Serra, CSIC-Forschungsprofessor am ITQ und Mitverfasser der Studie. “Mit unseren keramischen Protonenmembranen k\u00f6nnen wir verschiedene Schritte der Wasserstofferzeugung in einer einzigen Stufe kombinieren, wobei die W\u00e4rme f\u00fcr die katalytische Wasserstofferzeugung durch elektrochemische Gastrennung zu einem thermisch ausgeglichenen Prozess geliefert wird. Das Ergebnis ist Wasserstoff, der fast ohne Energieverlust hergestellt wird”, betont er.<\/p>\n\n\n\n

Keramische Protonenmembranen sind elektrochemische Energiewandler, genau wie Batterien, Brennstoffzellen und Elektrolyseure. Einer der Schl\u00fcssel zum Durchbruch ist ein von CoorsTek Membrane Sciences entwickeltes neues Bauteil aus glaskeramischen und metallischen Werkstoffen, das die Hochtemperatur-Robustheit einer Keramik und die elektronische Leitf\u00e4higkeit eines Metalls vereint.<\/p>\n\n\n\n

Diese Membranen arbeiten bei hohen Temperaturen zwischen 400 und 800 Grad Celsius, zerlegen Wasserstoff in seine subatomaren Teilchen (Protonen und Elektronen) und transportieren die Protonen durch einen festen keramischen Elektrolyten. “Unsere Forschungsgruppe hat eine umfassende Studie \u00fcber die Geschwindigkeit der ablaufenden Reaktionen und die daran beteiligten Mechanismen durchgef\u00fchrt, um die Betriebsbedingungen dieser Systeme zu verbessern”, erkl\u00e4rt Maria I. Valls Esteve, ITQ-Forscher.<\/p>\n\n\n\n

Originalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n\n\n\n

Daniel Clark, Harald Maler\u00f8d-Fjeld, Michael Budd, Irene Yuste-Tirados, Dustin Beeaff, Simen Aamodt, Kevin Nguyen, Luca Ansaloni, Thijs Peters, Per K. Vestre, Dimitrios K. Pappas, Mar\u00eda I. Valls, Sonia Remiro-Buenama\u00f1ana, Truls Norby, Tor S. Bj\u00f8rheim, Jose M. Serra, Christian Kj\u00f8lseth; “Single-step hydrogen production from NH3, CH4, and biogas in stacked proton ceramic reactors.”; Science<\/em>.<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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