Nowy katalizator zwiększy sprawność reformingu wodoru

Nowy katalizator zwiększy sprawność reformingu wodoru

Nowy rodzaj katalizatorów opracowany w Stanach Zjednoczonych w laboratoriach państwowej instytucji badawczej Argonne National Laboratory może pozwolić na bardziej wydajną i tańszą od dotychczasowych rozwiązań produkcję wodoru dla ogniw paliwowych.

Naukowcom z Argonne udało się zwiększyć produkcję wodoru w niskich temperaturach podczas procesu reformowania dzięki wykorzystaniu tzw. katalizatorów „jednostronnych” opartych na chromicie lantanu z dodatkiem rutenu i osadzonych na rzadkim minerale, perowskicie. Większość produkowanego na skalę masową wodoru wytwarzana jest przez tzw. reforming parowy. W procesie tym katalizator oparty na niklu wykorzystywany jest do wzbudzenia reakcji gazu ziemnego z parą, w wyniku czego powstaje czysty wodór i dwutlenek węgla.

Katalizatory oparte na niklu przeważnie zbudowane są z drobinek metalu składających się z dziesiątków tysięcy atomów powodujących powstawanie plam na powierzchni tlenku metalu będącego substratem reakcji. Z kolei nowe katalizatory opracowane przez naukowców z Argonne składają się z pojedynczego skupiska atomów osadzonego w podłożu tlenkowym. Różnicę strukturalną między budową obu rodzajów katalizatorów można porównać do różnicy między kilkoma dużymi kulami śniegowymi, płatkami śniegu. Niektóre procesy reformowania powodują “zapychanie” się katalizatorów węglem albo produktami ubocznymi siarki. Katalizatory o drobnej budowie, takie jak opracowane przez amerykańskich uczonych, biorą udział w reakcji z dużo większą sprawnością i mogą wytwarzać więcej wodoru przy niższych temperaturach.

Początkowe eksperymenty z nowymi katalizatorami nie przynosiły oczekiwanych rezultatów, ponieważ reakcja przetwarzania węglowodorów nie przebiegała stabilnie przy wyższych temperaturach. Dopiero po zastosowaniu rutenu zamiast platyny naukowcom udało się osiągnąć właściwą stabilność procesu. Krystaliczna struktura nowych katalizatorów osiągnięta dzięki zastosowaniu perowskitu pozwala na ochronę rutenu przed dezaktywacją wywołaną działaniem siarki. W używanych dotychczas katalizatorach znajdująca się w paliwie siarka niszczyła nikiel i zmniejszała ogólną wydajność katalizatora.

(au)