Energi og miljø

Imperial College-teamet produserer hydrogen fra alger

Imperial College-teamet produserer hydrogen fra alger


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

[Bildekilde:Roland Tanglao, Flickr]

Hydrogen er et veldig rent drivstoff som i økende grad blir brukt som drivstoff for kjøretøy og for å generere elektrisitet. Problemet er hvordan man kan produsere det effektivt uten å generere betydelige karbonutslipp og til en konkurransedyktig pris. Et team av forskere ved Imperial College ser for tiden på problemet og tror de vet hvordan de skal gjøre det.

Drivstoffcellebiler

Kjøretøy kan utstyres med en hydrogenbrenselcelle som omdanner den kjemiske energien til hydrogen til mekanisk energi. Drivstoffceller gjør dette gjennom en kjemisk reaksjon mellom hydrogen og oksygen som igjen driver en elektrisk motor. Denne metoden for å drive kjøretøy er nå en viktig del av den europeiske hydrogenøkonomien.

I september 2009 gjennomførte en europeisk gruppe selskaper, offentlige organisasjoner og en ikke-statlig organisasjon (NGO) en studie om personbiler med sikte på å utvikle alternative krafttog, dvs. de som ikke drives konvensjonelt med fossilt drivstoff. Noen av disse selskapene har en spesiell interesse for utvikling av brenselcellebiler (FCEV) og hydrogen, sammen med interesse for andre fornybare kjøretøyteknologier, for eksempel batteri-elektriske kjøretøyer (BEV-er), plug-in hybrider (PHEV-er), som alternativ til deres konvensjonelt produserte fossilt drevne kjøretøy drevet av forbrenningsmotor (ICE). Den største fordelen med disse kjøretøyene er at de over tid potensielt kan utvikles som helt utslippsfrie kjøretøy. Av den grunn utgjør utvikling av slike kjøretøy en viktig del av dekarboniseringsarbeidet som for tiden gjennomføres av land over hele verden.

Teknologiske gjennombrudd i drivstoffcelle- og elektriske systemer har økt effektiviteten og kostnadskonkurranseevnen til elbiler og drivstoffcellekjøretøyer de siste årene, slik at de nå er klare for kommersialisering og masseproduksjon for å dra nytte av stordriftsfordeler. EU har også nå satt realistiske mål for dekarbonisering av transportsektoren innen 2050. Drivstoffcellekjøretøyer er en viktig del av disse målene.

Kostnadene for brenselcellesystemer forventes å reduseres med 70 prosent innen 2025, hovedsakelig på grunn av økt utnyttelse av drivstoffinfrastrukturen og stordriftsfordeler. Påfyllingsinfrastrukturen representerer omtrent 5 prosent av den totale kostnaden for FCEV, eller mellom 1000 euro og 2000 euro (£ 703 - £ 1407) per bil. Verdien av FCEV-er blir derfor stadig mer positiv utover 2030, både når det gjelder de totale eierkostnadene (TCO) og utslippene. Derfor begynner FCEV allerede å vises på det europeiske bilmarkedet.

Hvordan produsere hydrogen

Hydrogen forekommer ikke naturlig, selv om det er en energibærer. De aller fleste eksisterende lagre er laget av metan. Produksjon fra fornybare energikilder er levedyktig, men kostbar. Videre, når det produseres av naturgass, har hydrogen en høy utslippsintensitet.

I et forsøk på å løse disse problemene begynner forskere ved Imperial College i London, Storbritannia nå å se på alger som et middel til å produsere hydrogen med hjelp fra solen. Alger er en av de eldste organismer på planeten, og har vært tilstede på jorden i milliarder av år. Alger omdanner sollys til energi ekstremt effektivt, og produserer hydrogen som en del av prosessen.

"Jeg tror ikke vi kunne ha bedt om et bedre utgangspunkt" sa Pongsathorn Dechatiwongse, doktorgradsstudent ved Imperial College. "Naturen har gitt en fantastisk plan, og hvis vi kan utnytte prosessen, får vi ren, fornybar energi."

Pongsathorn studerer ved Imperial College’s Reaction Engineering and Catalytic Technology-gruppe, som er et tverrfaglig team av forskere som ser på kjemi, kjemiteknikk og materialvitenskap. Målet med gruppen er å utvikle, designe, konstruere, modellere, karakterisere, kontrollere og optimalisere katalysatorer, reaktorer og prosesser for kjemisk syntese og drivstoffsyntese, energiomdannelse og for behandling av avløp, avfall og brukte katalysatorer. Den bruker beregningsmodellering som en viktig del av sine avanserte eksperimentelle studier. Pongsathorn selv ser på å designe og bygge maskiner som bruker alger som en del av en bioreaktor som produserer hydrogen. Problemet er imidlertid hvordan man gjør dette i industriell skala, og av denne grunn er han spesielt interessert i både de underliggende mekanismene i denne prosessen og forholdene som kreves for at alger skal fungere effektivt.

"Det er som en arbeidsflyt, og vi trenger å vite hvert trinn og hva som kan øke hastigheten eller redusere det," la Pongsathorn til. "Du tror ikke forskjellen subtile endringer i formen på en container kan gjøre."

Dessverre er de ideelle forholdene for å produsere hydrogen giftige for alger, noe som betyr at de fleste systemer har en begrenset levetid. Løsningen på dette vil være å fortsette å mate alger inn i systemet, men det krever kontinuerlig manuell inngrep.

Eller gjør det?

Pongsathorn har forsket på et system med to bioreaktorer, hvorav den ene er egnet for algevekst og den andre egnet for hydrogenproduksjon. Trikset er da å sikre at det andre systemet får alger i samme hastighet som alger dør med. Ved å oppnå dette har teamet ved Imperial College klart å holde en pålitelig hastighet på kontinuerlig hydrogenproduksjon, men det er en ganske delikat balansegang. Så langt har teamet klart å opprettholde hydrogenproduksjon i 31 påfølgende dager, og produsert seks ganger mer hydrogen enn en enkeltkammerreaktor.

Teamet har nå til hensikt å øke prosessen fra sitt nåværende laboratoriestadium til et utendørs system. For tiden prøver de å utvikle en bioreaktor av plastpose som kan plasseres på noen av hustakene på Imperial College's campus i South Kensington. De har også publisert resultatene av forskningen, så langt, i tidsskriftet Algal Research.


Se videoen: University LIVE RESULTS REACTION 2020! While Drunk. Imperial College London Results (Oktober 2022).