Wodorowe reaktory membranowe do przechwytywania dwutlenku węgla
Gaz syntezowy, syngaz, mieszanina wodoru (H2), tlenku węgla i dwutlenku węgla (CO2), to produkt uboczny z elektrowni węglowych i gazowych. Membrana palladowa (Pd) jest przepuszczalna jedynie dla H2, co ułatwia selektywne oddzielanie tego potencjalnego paliwa od innych cząsteczek syngazu na rzecz generowania czystej energii. Kondensacja pary z pozostałego strumienia zawierającego głównie CO2 i parę pozostawia po sobie stężony CO2 pod wysokim ciśnieniem. To znacząco obniża energię sprężania wymaganą do transportu i magazynowania. Ośmiu partnerów z branży przemysłowej i środowiska akademickiego połączyło siły w ramach finansowanego ze środków UE projektu 'Carbon dioxide capture and hydrogen production with membranes' (CACHET II), aby zoptymalizować wydajność membrany Pd. Poza dodaniem właściwości w postaci odporności na siarkę, zespół pracował także nad zwiększeniem skali I przeprowadzeniem testów długoterminowej stabilności technologii uszczelnień I podłoża. Członkowie zespołu CACHET II wykorzystali nowo wyprodukowane narzędzie do określenia zoptymalizowanego projektu pilotażowego I komercyjnego modułu membran. Model reakcji również został wbudowany, co umożliwiło narzędziu symulacyjnemu modelowanie konfiguracji dla zintegrowanego reaktora membranowego konwersji gazu wodnego oraz niezintegrowanego separatora membranowego. Zespół CACHET II z powodzeniem rozwinął 50 cm membranę z czystego Pd do 1 m, wykorzystując zastrzeżoną technikę powlekania bezprądowego. Dla przydatnego rynkowo zespołu modułów opracowano innowacyjną technologię uszczelniania w oparciu o bezpośrednie łączenie ceramicznych membran z rurami ze stali nierdzewnej. Zwiększoną tolerancję na siarkę membrany udało się uzyskać poprzez opracowanie membrany ze stopu Pd z dodatkiem srebra I złota. Nowatorski oparty na miedzi wysokotemperaturowy proces sorpcji siarkowodoru (H2S) umożliwił 25% redukcję zużycia energii na tonę CO2, którego emisji udało się uniknąć. Stanowi to obietnicę poważnej poprawy korzyści gospodarczych I konkurencyjności membrany Pd w zastosowaniach paliwa stałego. W ramach projektu CACHET II opublikowano siedem prac w czasopismach naukowych, a kolejnych pięć jest w opracowaniu. Wyniki projektu są rozpowszechniane również za pośrednictwem europejskich I międzynarodowych konferencji I warsztatów. Dopełnieniem będzie publikacja książki zatytułowanej "Pd Membrane Technology and Applications". Choć technologia wychwytywania I składowania dwutlenku węgla najprawdopodobniej nie będzie stosowana na skalę komercyjną w Europie wcześniej niż w latach 2020–2030, połączenie produkcji I oczyszczania H2 opracowane w ramach projektu CACHET II zapowiada powstanie nowego przemysłu w dziedzinie półprzewodników.
