Perspektiver for dansk ammoniak- eller methanolfremstilling, som ...

PSO 2005-2 6422
Termolyse
Ved en temperatur på mellem 2000 og 2500 C er der ikke længere behov for
elektricitet til adskillelsen af H2O molekylet i grundbestanddelene ilt og brint. Nedbrydningen
af H2O ved den høje temperatur kaldes termolyse. Udfordringen er her
især at finde materialer, der muliggør at man kan kontrollere og separere bestanddelene
ved det høje temperaturniveau.
Termokemisk reaktion
En anden mulighed er at fremstille brint ud fra termokemiske reaktioner som eksempelvis
i svovl-jod processen, hvor netto-reaktanten er vand og slutprodukterne er
brint og ilt. Der er tale om følgende tre kemiske reaktioner,
H2SO4 → SO2 + H2O + ½O2 (830°C)
I2 + SO2 + 2 H2O → 2 HI + H2SO4 (120°C)
2 HI → I2 + H2 (320°C)
Svovl- og iodforbindelserne, der indgår, genanvendes. Reaktionerne er endoterme,
så varme må tilføres ved de angivne temperaturniveauer (der kræves varme op til
omkring 830 C). Barriererne er her bl.a. materialer, der kan klare et korrosivt miljø
ved høj temperatur. Processen er interessant, fordi den kan generere brint med en
virkningsgrad på omkring 50% ud fra varme der primært skal tilføres ved et ganske
højt temperaturniveau (omkring 850 C). Her vil eksempelvis atomkraft være velegnet.
Ammoniak som hydrogenbærer
I den såkaldte brintpille (ammoniaksaltpille) fra firmaet Amminex, som er præsenteret
af forskere fra DTU, er metoden til lagring af brint, at brint konverteres til ammoniak,
som herefter lagres i et salt, eksempelvis Mg(NH3)6Cl2, der ved normale omgivelseskonditioner
er på fast form.
Der er således reelt tale om at benytte ammoniak som hydrogenbærer i en ”transportkasse”
lavet af et salt. Massetætheden af brint er høj i ammoniak (3/17 = 17%)
mens i saltet Mg(NH3)6Cl2 udgør brint godt 9% af massen (udregnet som:
18*1.008/(24.3+6*(14+3*1.008)+2*35.45) = 9.2%).
Når brændslet skal nyttiggøres, frigives ammoniakken fra det faste stof ved moderat
opvarmning og konverteres katalytisk til brint ved opvarmning til en temperatur på
over 300 C. Konverteringen fra ammoniak tilbage til brint kræver varme svarende til
knapt 13% af den nedre brændværdi af den ammoniak, der var til rådighed, hvor
reaktionen er:
2 NH3 + 92.5 kJ = 3 H2 + N2.
Det specifikke energiforbrug til fremstilling af ammoniak på basis af naturgas er på de
mest effektive ammoniakanlæg cirka 28 GJ/ton baseret på nedre brændværdi af
naturgas.
Konverteringen fra brint til ammoniak er exoterm og kræver en del arbejde til
tryksætning og komprimering af processerne. Dette arbejde kan produceres på basis
af spildvarme fra processen.
13