CO2 использования процесса methanation, например от производства биогаза и объединенного с водородом (H2) от избыточного возобновляемого электричества, производит метан, который может не только быть распределен просто и рентабельно в сети природного газа, но может также быть сохранен в течение более длительных промежутков времени. Это означает, что возобновляемая энергия используется, чтобы произвести топливо «квазиокаменелости» – основной принцип «власти к газу».Реакция Sabatier, которая производит горючий метан из водорода и CO2, была известна в течение долгого времени. Теперь исследователи в Empa «Водород и энергия» Отдел преуспели в том, чтобы значительно оптимизировать процесс.
Катализатор требуется, чтобы вызывать реакцию CO2 с водородом, используя как можно меньше энергию; этот катализатор может, например, быть сделан из никеля. Газовые молекулы реагируют более легко друг с другом на поверхности такого катализатора, уменьшая энергию, требуемую для реакции произойти. Это упоминается как катализ сорбции.
Исследователь Empa, Андреас Боргшулте, и его команда теперь объединили наноразмерный катализатор никеля с цеолитом. Цеолиты – прозрачные алюмосиликаты со способностью поглотить молекулы воды и освободить их снова, когда нагрето.Принцип прост: химическая реакция водорода с CO2 производит не только метан (CH4), но также и вода (H2O). Исследователи используют гигроскопическое (т.е. водное закрепление) свойство цеолита удалить получающуюся воду из смеси реакции.
Химическое равновесие тогда двигает метан. Результат: более высокий урожай чистого метана и более эффективный каталитический процесс. Как только цеолит насыщается с водой, он может быть «разгружен» снова, нагревшись и испарение воды и тогда снова использован.
Работы процесса – хотя в настоящее время только в лаборатории. Согласно Borgschulte, есть все еще длинный путь, чтобы пойти, прежде чем это будет готово к коммерческой эксплуатации на крупных заводах.
Исследователи Empa в настоящее время ищут партнеров проекта, чтобы построить methanation завод в более крупном масштабе и использовать его в качестве пилотного проекта. В то же время команда Боргшулта хотела бы оптимизировать процесс еще больше.
Следующая стадия должна использовать четыре или больше катализатора сорбции в то же время. Когда каждый насыщается с водой, система автоматически подскакивает к следующему «сухому» катализатору, в то время как предыдущий «разгружается» снова.
Одной проблемой с этим циклическим методом до сих пор была сера, которая произведена на заводах биогаза вместе с метаном и CO2. Зеленовато-желтые соединения могут нанести непоправимый ущерб цеолиту. Исследователи теперь работают над удалением серы от сырого биогаза так, чтобы цеолит продолжил работать максимально долго.В будущем Borgschulte также думает, что возможно, что новые материалы катализатора, которые более эффективны, чем никель, могут использоваться в сочетании с цеолитом.
Они могли улучшить процесс Sabatier еще больше. Это означало бы, что избыточное возобновляемое электричество больше не тратилось впустую, но использовалось в качестве основания для производства стабильного природного газа.