Een schema van de waterstofgenerator

Onderzoekers van het technologisch instituut van Georgia (VS) hebben met een soort ‘omgekeerde’ verbrandingsmotor met behulp van een katalysator van methaan waterstof gemaakt bij relatief lage temperaturen. Ze voegden een membraan toe om het ontstane waterstof te scheiden. Zo zou je overal waar aardgas is waterstof kunnen bereiden. Het vervelende is alleen dat dit proces koolstofdioxide oplevert. Weliswaar wordt dat gas in dit systeem weggevangen, maar toch.
Het proces, CHAMP gedoopt, zou ook geschikt zijn om andere koolwaterstoffen zoals methanol om te zetten in H₂ en CO₂. Het zou zowel geschikt zijn voor toepassing in huis (cv) als in krachtcentrales.
Normale verbrandingsmotoren lopen met een toerental van enkele duizenden omwentelingen per minuut. De waterstofgenerator houdt het op maar een paar toeren per minuut, afhankelijk van de schaal en gewenste hoeveelheid waterstof die de ‘motor’ moet produceren. Uiteraard zijn er geen bougies, want deze ‘motor’ verbruikt geen brandstof maar genereert die.
“Met een fijnmazig distributienet is het beter om waterstof te produceren waar die verbruikt wordt”, zegt Andrei Fedorov, die al sedert 2008 aan CHAMP werkt. “Met onze technologie kun je waterstof produceren waar aardgas beschikbaar is. Dat lost een van de grote problemen van de waterstofeconomie op.” Veiligheid, dus.

Zuiger

De crux van het proces schijnt ‘m te zitten in het wisselende reactorvolume, waarvoor de zuiger van de ‘motor’ zorgt. Die pompende beweging zorgt normaal in een verbrandingsmotor dat gassen in en uit de cilinder stromen. In de waterstofgenerator bestaat het beginmengsel uit methaan en stoom.
Dat gasmengsel wordt de cilinder ingezogen als de zuiger omlaag beweegt. Als de zuiger op zijn laagste punt is dan sluiten de kleppen de gasaanvoer af. De cilinder gaat weer omhoog en drukt het gasmengsel samen. De cilinder wordt verhit tot zo’n 400°C. Vergemakkelijkt door de katalysator in de reactor vinden er reacties plaats, waardoor er waterstof en koolstofdioxide ontstaan. CO₂ wordt gebonden door een absorbens en de waterstof wordt via een membraan geoogst.

Als alle waterstof verdwenen is beweegt de zuiger weer naar beneden, de druk wordt lager en de kooldioxide komt weer vrij van het absorbens. De zuiger gaat weer omhoog en de kooldioxide wordt naar buiten getransporteerd en opgevangen, waarna het proces weer van voor af aan begint. “We hebben nu alle stukjes van de legpuzzel”, zegt Fedorov. “Nu komt het op de economie aan. Onze volgende stap is een proefreactor te bouwen.

Het proces lijkt op stoomreforming, waarbij methaan bij een temperatuur van 900°C wordt omgezet in waterstof en koolstofdioxide, CHAMP dus 400°C. Ook is bij het proces van GeorgiaTech minder water nodig.

Bron: EurekAlert