Foto: Ulrik M. Eriksen

Brint fra 'omvendte' brændselsceller

fredag 03 mar 17
|
af Morten Andersen

Kontakt

Peter Vang Hendriksen
Professor, Sektionsleder
DTU Energi
46 77 57 25

Brint med elektrolyseceller

Projektet er støttet af EUDP-programmet under Energistyrelsen. Biogasanlægget i Foulum hører under Aarhus Universitet. Projektpartnere er Haldor Topsøe A/S, DTU Energi, HMN Naturgas, NGF Nature Energy, EnergiMidt, DGC, Ea Energianalyse og PlanEnergi.

Elektrolyseceller

Foto: Ulrik M. Eriksen

Haldor Topsøe fremstiller elektrolyseceller, som danner brint, som efterfølgende indgår i processen, der danner metan.

Haldor Topsøes anlæg producerer brint ved elektrolyse med udgangspunkt i patenteret teknologi udviklet i samarbejde med DTU.

Opgradering af biogas til naturgas – metan – kræver brint. Til gengæld giver denne såkaldte metanisering varme som biprodukt. Og netop varme har man brug for, når man producerer brint ved hjælp af elektrolyse. Derfor passer metanisering og elektrolytisk produktion af brint rigtig godt sammen.

”Metaniseringsprocessen, hvor biogas opgraderes til metan, afgiver meget varme. Så når man har metanisering og elektrolyse kørende ved siden af hinanden, kan man benytte varmen fra metaniseringsanlægget til at generere den damp, der skal bruges i elektrolyseanlægget. Tingene passer smukt sammen,” forklarer Søren Primdahl, general manager i afdelingen for New Business R&D hos Haldor Topsøe.

Haldor Topsøe har nu verificeret teknologien på et demonstrationsanlæg i tilknytning til et biogasanlæg i Foulum i Midtjylland. Anlægget opgraderer 10 kubikmeter biogas i timen, så gassen får mindst samme kvalitet som naturgas.

Ligner brændselsceller

Elektrolysecellerne af den type, som bruges i Foulum, fremstilles hos Haldor Topsøe i Lyngby. Her tager Søren Primdahl imod på adressen Nymøllevej 66, hvor det nu afviklede datterselskab Topsoe Fuel Cell A/S, som fremstillede brændselsceller, holdt til. Sammenfaldet er ikke tilfældigt. Umiddelbart ligner de kvadratiske, keramiske celler, som benyttes til elektrolyse, fuldstændigt dem, der indgår i faste brændselsceller. Forskellene skal man have mikroskop for at se.

”Elektrolysecellerne og brændselscellerne er meget nær ens. Hvor man hældte metan på brændselscellerne for at producere strøm, går processen nu den modsatte vej. Nu spalter vi vand ved hjælp af strøm og kombinerer det med en metanator, så vi får metan som slutprodukt,” siger Søren Primdahl.

Ligheden mellem elektrolyse- og brændselscellerne understreges af, at begge har bogstaverne SOC – for solid, oxide og cells – i deres navn. Hvor brændselscellerne desuden havde et F – for fuel – har elektrolyse-cellerne i stedet et E for electrolysis. Altså SOECceller.

Kunsten at stakke celler

Både for SOFC og SOEC er selve cellerne baseret på patenteret teknologi udviklet af DTU Energi. Haldor Topsøe har licens til at udnytte patenterne og har desuden bygget en serie patenter ovenpå.

”Selve cellerne er i virkeligheden kun én teknologi blandt flere. Det er nødvendigt at sætte cellerne i stakke for at opnå tilstrækkelig effektivitet. Denne stakning har vi specialiseret os i, og vi har også udviklet en række andre løsninger inden for den måde, stakkene sammenkobles, samt for det samlede SOC-system,” understreger Søren Primdahl og fortsætter:

”Den største forskel er, at man har en anden energibalance med SOEC. Ved brændselscellerne får man højkvalitetsvarme som en behagelig sidegevinst, når man producerer strøm ud fra metan. Ved elektrolyse, hvor processen skal gå den modsatte vej, kan vi i stedet udnytte spildvarme, dels den, der produceres i SOEC-stakkene, men også ved at bruge damp til elektrolysen i stedet for flydende vand.”

Inspirerer til kulilteanlæg

Ved siden af arbejdet med metanisering har Haldor Topsøe opnået et gennembrud inden for en beslægtet anvendelse af elektrolyse. SOEC kan også bruges til at producere CO (carbonmonoxid – også kaldet kulilte) ud fra CO2 og strøm.

”Carbonmonoxid benyttes i en række industrielle processer, bl.a. i forbindelse med produktion af medicin, elektronik og finkemikalier. Man kan få stoffet leveret med specielle lastbiler, men det er dyrt, og transporterne kræver tilladelser. Det er klart smartere at producere CO på stedet, hvor man skal bruge den, og anvende den med det samme,” siger Søren Primdahl.

Anlægget, som har fået navnet eCOs (’e’ for elektrolyse og ’CO’ for carbonmonoxid), er opbygget som moduler. Modulerne kan kombineres til f.eks. et anlæg, som kan producere 96 kubikmeter CO i timen.

"68 danske virksomheder har aktiviteter inden for energilagring"
Damvad Analytics 2016

”Vi vurderer, at teknologien er rentabel for virksomheder, der har behov for fra ca. 25 op til et par hundrede kubikmeter CO i timen. Har man større behov, er det smartere med en anden type anlæg. Dem leverer Topsøe i øvrigt også, så på den måde passer elektrolyseanlægget fint ind i vores palet af produkter,” fortæller Søren Primdahl.

Respekt for ’dødens dal’

Søren Primdahl er forsigtig med at udråbe elektrolyse som et meget stort forretningsområde for Haldor Topsøe:

”Læren fra vores brændselscelledatterselskab er, at der altid er en ’dødens dal’, som man skal overvinde for at forvandle en lovende innovativ teknologi til kommerciel fuldskala. Her er man ikke kun afhængig af egen udviklingsindsats, men også af, hvordan markedsvilkårene udvikler sig. Selvom vi nu har solgt to kommercielle eCOsanlæg, vil vi i første omgang nøjes med at glæde os over, at elektrolysen er en måde at bruge vores knowhow fra SOFC-udviklingen til at give et relevant bud på, hvordan vi kan løse nogle af de energi- og miljømæssige udfordringer, verden står overfor.”

Betragtningen om markedsvilkår gælder i høj grad også for opgraderingen af biogas til metan:

”Vi har demonstreret, at det teknisk kan lade sig gøre. I de tests, som vi har udført i samarbejde med Aarhus Universitet, har vi vist, at både produktionen af brint ved elektrolyse, afsvovling af biogassen og den efterfølgende proces, hvor brinten reagerer med CO2 i biogassen og danner metan, fungerer fuldt tilfredsstillende. Men i dag mangler der bl.a. en politisk afklaring af, hvordan samspillet mellem el og gas skal etableres. I det hele taget er vi afhængige af, hvad der sker energipolitisk. Vil man fortsat satse på biogas? Og hvordan vil billedet tegne sig med hensyn til tilskudsmuligheder? Endelig er det et åbent spørgsmål, hvordan priserne på olie og dermed andre energiformer vil udvikle sig. Teknologien er ikke kommercielt moden, som markedssituationen er i dag. Imidlertid er jeg overbevist om, at der vil komme et tidspunkt, hvor vi får brug for at lagre overskydende vedvarende energi eller gøre den transportabel i form af kemikalier. I længden er det uholdbart at sende strøm ud af landet til meget lav pris. Til den tid er konvertering til bl.a. metan en oplagt mulighed,” slutter Søren Primdahl.

Relaterede Videoer  

Vis flere