Harald Malerød-Fjeld met brandstofcel, de kern van deze membraantechniek om waterstof te winnen uit, onder meer, aardgas (afb: SINTEF)
Al jaren wordt waterstof als ‘duurzame’ en klimaatneutrale brandstof gepresenteerd, maar daar valt wel het een en ander op af te dingen. Waterstof kan verkregen worden uit elektrolyse van water. Dat proces kost echter een hoop energie en die ben je kwijt. Ook via stoomverhitting van methaan kan waterstof verkregen worden, maar ook bij dat proces verlies je een hoop energie en ontstaat ook nog eens kooldioxide. Vijf geleden zouden onderzoekers al hebben aangetoond dat dat energieverlies sterk zou kunnen worden teruggedrongen tot zo’n 10% met een speciale membraantechniek. Daarbij zou het ontstane kooldioxidegas direct worden afgevangen. De techniek zou bewezen opschaalbaar zijn, maar de twijfels zijn daarmee niet weg. Is waterstof een veilig en deugdelijk alternatief?
“Het energierendement van de huidige systemen zou tussen de 70% en 75% liggen”, zegt Harald Malerød-Fjeld van Coorstek Membrane Sciences in Oslo. “Onze aanpak ligt op 90%. Het eindproduct is zeer zuivere waterstof. De keramische membraanreactor scheidt ook kooldioxide efficiënter waardoor dat broeikasgas beter kan worden afgevangen en vervoerd.”
Overigens zou al vijf jaar geleden zijn aangetoond dat dit proces werkte. Dat zou nu dan echt bewezen zijn. Volgens Malerød-Fjeld zou dit een belangrijke stap zijn naar werkelijk praktisch gebruik van waterstof als brandstof. “Ook de koolstofvoetafdruk daarvan is laag.”
“Wat zo interessant aan dit proces is dat het zowel voor de korte als voor de lange termijn belangrijk is”, zegt medeonderzoeker Thijs Peters. “Dat kan niet alleen gebruikt worden voor blauwe waterstof uit aardgas (met afvang van kooldioxide; as) maar ook voor groene waterstof (zonder vorming van broeikasgassen; as) uit biogas of ammoniak.”
Voor stoomverhitting van methaan (of aardgas) is stoom nodig met een zeer hoge temperaturen. Dat proces kost een hoop energie en dat proces verloopt in stappen en heeft (dus) CO2 als bijproduct. Het keramische membraanproces behoefte geen externe warmtebronnen om de reactie in gang te zetten en is een eenstapsproces. De warmte wordt bij dit proces gevormd als waterstof door het membraan wordt geperst.
Brandstofcel
Het kleinste onderdeel in dit systeem is een 6 cm lange aardewerkcylinder met een brandstofcel. De opgeschaalde membraanreactor meet 4 bij 40 cm, gemaakt van 36 van die cellen die met elkaar verbonden zijn in een stroomcircuit. Het elektrisch verbindende materiaal is glaskeramiek gemengd met metaal. Daardoor zou het opschalen mogelijk zijn geworden. Het membraan zit in een stalen hogedrukpijp.
Dat geleidende materiaal zorgt voor de reactie die waterstof oplevert. De ontstane protonen (waterstofkernen) gaan door het membraan, worden ontladen en als waterstofmoleculen opgevangen.
Toch blijven er twijfels over het gebruik van waterstof. Het gas is uiterst explosief en heeft een lage energiedichtheid (vele malen lager dan aardgas). Bij blauwe waterstof, waarbij dus kooldioxide ontstaat, moet het opgevangen kooldioxide ergens worden opgeslagen en/of worden gebruikt als grondstof voor de chemische industrie. Vooralsnog is dat een groot, zo niet onoverkomelijk, probleem. Hoe de ‘Noren’ groene’ waterstof uit biogas (toch ook vooral methaan) willen ‘fokken’ is, mij niet, bekend.
Bron: Alpha Galileo