211service.com
Ett bättre sätt att få väte från vatten
En experimentell metod för att klyva vatten kan leda till en relativt billig och ren metod för storskalig väteproduktion som inte kräver fossila bränslen. Processen delar upp vatten till väte och syre med hjälp av värme och katalysatorer gjorda av billiga material.
Mark E. Davis
Värmedriven vattenklyvning är ett alternativ till elektrolys, som är dyrt och kräver stora mängder el. Det nya tillvägagångssättet, utvecklat av Caltechs kemiteknikprofessor Mark Davis, undviker nyckelproblemen med tidigare värmedrivna metoder för vattendelning. Den fungerar vid relativt låga temperaturer och producerar inga giftiga eller frätande mellanprodukter.
Nästan allt väte som används nu i industriella processer, som att tillverka bensin, kommer från reformering av naturgas. Om biltillverkare börjar sälja ett stort antal fordon med vätebränslecell, som de har sagt att de planerar att göra så småningom, kommer vätgasen för dessa sannolikt också att komma från naturgas om inte processer som den hos Caltech kommersialiseras.
Det grundläggande tillvägagångssättet vid högtemperaturvattenspjälkning är att värma upp en oxiderad metall för att driva bort syre och sedan tillsätta vatten. I Davis fall är utgångsmaterialet manganoxid, och reaktionerna underlättas genom att skjuta natriumjoner in och ut ur det. Utan natrium skulle temperaturerna gå upp långt över 1 000 °C, säger Davis. Med det fungerar reaktionerna vid temperaturer på 850 °C eller lägre.
Tekniken är förmodligen långt ifrån kommersialiserad. Det kräver fortfarande ganska höga temperaturer – till exempel ett par hundra grader högre än de som används för att driva ångturbiner vid kol- och kärnkraftverk. Att producera dessa temperaturer utan fossila bränslen skulle förmodligen involvera en av två tekniker, som ingen av dem används kommersiellt just nu: högtemperaturkärnreaktorer eller högkoncentrerade solvärmeanläggningar som använder speglaringar för att koncentrera solljus mer intensivt än vad som sker idag i solvärmekraftverk.
Caltechs tillvägagångssätt skulle också behöva testas för att säkerställa att vattendelningscykeln kan köras upprepade gånger. Hittills har forskarna visat att samma material kan återanvändas fem gånger, men om du skulle få en av dessa saker att fungera på riktigt, skulle du behöva köra den i tusentals cykler, säger Davis. Han säger att sådana tester ligger utanför hans labb. Vi känner oss bra om potentialen för många cykler på den här, men tills du gör det vet du inte, säger han. Allt vi gjorde här var att bevisa att kemin kunde fungera.
Hastigheten för väteproduktionen skulle också behöva ökas – till exempel genom att byta till material med större yta. Och Davis hoppas kunna sänka de temperaturer som behövs ytterligare. Målet är att använda denna process eller liknande för att ta tillvara spillvärme vid stålverk och kraftverk. Det här är en bra början, men ju lägre vi går desto bättre, säger han.