Zaawansowana technologia przetwarzania paliwa dla produkcji wodoru
Szybkie i efektywne reformowanie paliw odnawialnych jest jednym z kluczowych kroków w produkcji wodoru dla ogniw paliwowych i gospodarki wodorowej. W ramach projektu finansowanego ze środków unijnych BIOROBUR (Biogas robust processing with combined catalytic reformer and trap) naukowcy z powodzeniem opracowali i przetestowali silny i wydajny zdecentralizowany procesor oparty na bezpośrednim procesie autokontroli (ATR) biogazu bez wstępnego rozdzielania dwutlenku węgla. Projekt obejmował szerokie spektrum potencjalnych zastosowań, począwszy od podawania ogniw paliwowych do produkcji czystego wodoru wymieniającego się protonem. Procesor BIOROBUR wykorzystuje ATR przy użyciu nowych strukturalnych katalizatorów w celu przekształcenia biogazu w wodór. Takie podłoża katalizatora oparte są na materiałach komórkowych o dużej przewodności cieplnej, które mogą skutecznie osiowo rozpraszać ciepło w reaktorze i są pokryte katalizatorami o niskiej zawartości metali szlachetnych. Tym, co odróżnia ten proces od podobnych, jest to, że ciepło jest bezpośrednio dostarczane wewnątrz reaktora poprzez częściowe utlenianie biogazu. Zmniejsza to zapotrzebowanie na wymienniki ciepła i zwiększa elastyczność instalacji. Kolejną innowacją było opracowanie procesu zatrzymywania emisji cząstek stałych w katalitycznym filtrze cząstek stałych na bazie katalizatorów metali przejściowych. Taki katalityczny filtr cząstek stałych jest blisko sprzężony z reformerem ATR, skutecznie filtrując i gazyfikując cząstki sadzy. Cząsteczki te znajdują się w części wlotowej reformera podczas pracy stałej lub przejściowej lub jako produkt śladów rozkładu niekompletnego reformowania. Bardziej szczegółowo, cały system podzielony jest na trzy główne sekcje. Pierwszy etap procesu obejmuje sprężanie, rozgrzewanie i mieszanie powietrza, pary i biogazu. Po wymieszaniu pary z powietrzem biogaz jest podtrzymywany przez wyrzutnik pary, który działa z przegrzaną mieszaniną pary wodnej. Drugi blok polega na konwersji katalitycznej mieszaniny na gaz syntezowy (wodór i mieszanina tlenków węgla) w jednostce ATR, ściśle połączonej z filtrem przepływu w celu utrzymania wytworzonej sadzy. Ostatecznie, gaz jest oczyszczany za pomocą wysokotemperaturowych reaktorów do zmiany szybkości przepływu wody, a także poprzez adsorpcję wahadłową. Potencjał niezawodnej produkcji wodoru z odnawialnych źródeł jest ogromny. Procesor paliwowy BIOROBUR dostarczający 50 Nm3/h z 99,9% wodoru z biogazu zmniejsza uzależnienie od paliw kopalnych, co stanowi ważny krok w kierunku spowolnienia zmian klimatycznych.
Słowa kluczowe
Procesor paliwowy, produkcja wodoru, biogaz, BIOROBUR, reforma autotermiczna
