Wasserstoff aus Biomasse

Ein kleines Unternehmen in Madison, WI, hat einen neuartigen Weg entwickelt, um kostengünstig und sauber Wasserstoff aus Biomasse zu erzeugen.

In den nächsten Wochen wird die von Virent Energy Systems entwickelte Technologie zum ersten Mal eingesetzt, um kontinuierlich Strom aus einem kleinen 10-Kilowatt-Generator am Standort des Unternehmens in Madison zu produzieren. Befeuert wird die Anlage mit Maissirup, ähnlich wie bei Softdrink-Herstellern, sagt CEO Eric Apfelbach.

Das Unternehmen steht auch kurz davor, mit der Arbeit an einem 1-Millionen-Dollar-Projekt der US-Marine zum Bau tragbarer Brennstoffzellen-Generatoren zu beginnen. Ziel ist es, eigenständige Einheiten in die Lage zu versetzen, Wasserstoff aus einer aus Biomasse gewonnenen Glycerinlösung oder sogar Frostschutzmittel selbst herzustellen.



Der überwiegende Teil des Wasserstoffs wird derzeit aus fossilen Brennstoffen – Öl, Kohle und am häufigsten Erdgas – durch einen Prozess namens Dampfreformierung hergestellt. Dabei wird ein Gemisch aus Wasserdampf und Methan auf über 800 Grad Celsius erhitzt und reagiert dann mit einem Katalysator zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid.

Zwar sei es möglich, mit einem ähnlichen Verfahren Wasserstoff aus aus Biomasse gewonnenem Ethanol zu erzeugen, doch dies habe Nachteile, sagt Robbie Burch, Leiter Chemie und Verfahrenstechnik an der Queen’s University Belfast in Nordirland. Aufgrund der erforderlichen hohen Temperaturen und der Verwendung von Druckdampf sei der Umwandlungsprozess nur im industriellen Maßstab praktikabel, sagt er.

Der Umwandlungsprozess von Virent, der als Wasserphasenreformierung (APR) bezeichnet wird, vermeidet diese Probleme, indem er die Reformierung bei relativ niedrigen Temperaturen und mit Flüssigkeiten eher Dampf durchführt.

Ihr Verfahren ist ein bedeutender Fortschritt, sagt Dave King vom Pacific Northwest National Laboratory in Richland, WA, weil es bedeutet, dass Sie nicht so viel Energie in das System stecken müssen, um Dampf zu machen, und gleichzeitig arbeiten Sie mit Flüssigkeiten, die bei gegebenem Volumen eine höhere Energiedichte aufweisen als Gase.

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Darüber hinaus kommen bei dem Verfahren extrem aktive Katalysatoren zum Einsatz, mit denen im Vergleich zur Dampfreformierung 15-mal mehr Wasserstoff pro Gramm Katalysator umgesetzt werden kann, sagt CEO Apfelbach. Dank dieser Effizienz können 90 Prozent des Rohstoffs im ersten Zyklus umgewandelt und der Rest recycelt werden. Infolgedessen behauptet Virent, Wasserstoff für 2-3 US-Dollar pro Kilogramm herstellen zu können – konkurrenzfähig mit aus Erdgas gewonnenem Wasserstoff.

Das Interesse der Marine liege darin, die zunehmende Anzahl wiederaufladbarer Batterien in militärischer Ausrüstung mit Strom zu versorgen, die von Nachtsichtgeräten bis hin zu Kommunikations- und Ortungsgeräten reichen, sagt Apfelbach.

Sie wollen eine Einheit, die nicht größer als zwei Kubikfuß ist und leiser als ein Generator, sagt er. Das Ergebnis wird ein Gerät sein, das etwa ein Kilowatt Strom produzieren kann, genug, um etwa 20 Laptops zu betreiben. Der Betrieb des Generators mit Frostschutzmittel wird ein zusätzlicher Bonus sein, bemerkt Apfelback, da sich die Substanz bereits in der militärischen Lieferkette befindet.

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