Hydrogen kan brukes både til å drive biler og busser og til å lage overskudd av sol- og vannkraft. Da må imidlertid prisene på hydrogenproduksjon ned. Gassen kan lages ved å splitte vann til hydrogen og oksygen i en elektrolysør der man tilfører elektrisk energi.
Alkaliske elektrolysører er teknologien som er kommersialisert i dag. I tillegg finnes det to andre typer elektrolysører som er på utviklingsstadiet.
Den første typen er PEM-elektrolysører, som har en protonledende polymenmembran som elektrolytt og en driftstemperatur på under 100°C.
Den andre typen er høytemperatur-elektrolysører basert på keramiske membraner, der man med en oksygenionleder tar oksygenet ut fra vanndampen. Da blir hydrogenet igjen sammen med vannet, og man får vått hydrogen som må tørkes.
Bedre virkningsgrad
SINTEF og Universitetet i Oslo (UiO) jobber imidlertid med en annen metode å lage hydrogen på, som har bedre virkningsgrad. De utvikler såkalte protonledende fastoksid-elektrolysører, som også virker ved høy temperatur.
Der brukes høytemperaturledere som leder protoner og ikke oksygenioner. Da fjernes protonene fra vanndampen, slik at hydrogenet kommer ut tørt og alene, mens oksygenet blir igjen.
- I prinsippet vil det være mer effektivt å bruke protonleder siden man slipper å tørke hydrogenet, sier forsker i SINTEF Materialer og kjemi, Marit Stange, til Teknisk Ukeblad.
Prosessen med protonlederne holdes dessuten på en litt lavere temperatur enn når man bruker oksygen-ione-ledende keramisk materiale. Det gjør at man også kan utnytte tilgjengelig høyverdig prosessvarme for å få strømforbruket i hydrogenproduksjonen ned. I tillegg slipper man å bruke edelmetaller i produksjonen, slik man må hvis man bruker PEM-elektrolysører.
- Man bruker «sjeldne jordarter» og andre grunnstoffer som egentlig ikke er særlig sjeldne og ikke spesielt dyre, som for eksempel yttrium og zirkonium, sier professor Truls Norby ved UiO.
Mulighet for industri
Norge er ifølge Norby verdensledende i forskning på protonlederteknologien. Men forskningen har kommet langt senere ut av startgropa enn for oksygenionelederne.
- Å pumpe protoner ut er i prinsippet mer effektivt, men den andre teknologien startet før og har kommet lenger. På sikt vil protonlederne imidlertid bli bedre, tror vi. Dette er dessuten en mulighet for norsk industri til å bli god på noe som ikke alle andre gjør, sier Norby.
Selskapet Protia AS, med utspring i NTNU og UiO ble startet i 2007 for å utnytte teknologien medkeramiske protonledere kommersielt. Selskapet er nylig kjøpt opp av det amerikanske Coors-konsernet.
Daglig leder Per Kristian Vestre i Protia sier selskapet på kort sikt ser størst potensial i å bruke teknologien til konvertering av naturgass til flytende brensel eller hydrogen.
-Elektrolysører for vanndamp er også veldig interessant, men noe lenger fram i tid når det gjelder kommersielle løsninger, sier han.
Elektrolysørene vil ifølge Vestre passe spesielt godt til steder med et overskudd av damp og tidvise overskudd av elkraft. For å få lønnsomhet, må det imidlertid bygges i stor skala.
- Innstegspunktet ligger på nivå med de klassiske aluminiumsverkene i størrelse industrielt sett. Småskalaløsninger blir nok tøffe å få økonomi i, sier Protia-lederen.
Teknologisk forsprang
Norby tror også det vil ta tid før teknologien er helt moden. - Det finnes i dag anlegg med keramiske ioneledere på noen hundre kilowatt. For et kraftverk må anleggene være store som villaer. Da er utfordringen å bygge keramiske moduler som tåler dette og ikke sprekker, sier Norby.
Til forskjell fra flere av våre naboland har Norge verken mye vanndamp fra industri eller ufleksibel overskuddskraft, så det skal en del til at de første storskalaanleggene bygges her.
- De norske fortrinnene ligger først og fremst på teknologisiden. Det er det våre eiere i utgangspunktet bruker penger på i Norge, sier Vestre. I prinsippet vil det være mer effektivt å bruke protonleder siden man slipper å tørke hydrogenet.
Artikkelen er hentet fra © Teknisk Ukeblad
