WVU-Forscher sehen zu niedrig aus

Forscher am WVU Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources suchen nach Möglichkeiten, Wasserstoffenergie aus Biomasse-Rohstoffen zu erzeugen, Forschung mit finanzieller Unterstützung des US-Energieministeriums. (WVU-Foto)

Am Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources der West Virginia University setzt eine Gruppe von Ingenieuren auf das gemeinsame Versprechen zweier Wege zu CO2-neutraler Energie: Wasserstoff und Biomasse.

Debangsu Bhattacharyya, Professor für Werkstofftechnik bei GE Plastics, leitet mit Unterstützung des US-Energieministeriums rund 1,5 Millionen US-Dollar an der Forschung zur Erzeugung von Wasserstoffenergie aus Biomasse-Rohstoffen.

Wenn Forscher und Branchenführer über Brennstoffquellen für eine Zukunft mit sauberer Energie sprechen, drehen sich viele Gespräche um die Fähigkeit von flüssigem und gasförmigem Wasserstoff, fossile Brennstoffe als Energiequelle für alles zu ersetzen, von Autos und Flugzeugen bis hin zum Stromverbrauch von Haushalten und Unternehmen. Andere Gespräche konzentrieren sich auf „Biomasse“: Holz, Rutenhirse, Mist und andere organische Materialien, die Kohlendioxid binden und so als Brennstoff zur Energieerzeugung genutzt werden können.

Bhattacharyya nutzt zusammen mit seinen Kollegen John Hu, Lehrstuhlinhaber für Ingenieurwissenschaften für die Erdgasnutzung, und Oishi Sanyal, Assistenzprofessor, diese beiden Wege zur Erzeugung von grünem Strom. Sie untersuchen, wie diese Transformation durch einen Prozess namens Vergasung effizient und wirtschaftlich erfolgen kann.

Bhattacharyya erklärte, dass die Vergasung erfolgt, wenn kohlenstoffhaltige Materialien wie Biomasse in Gegenwart von Vergasungsmitteln wie Dampf oder Kohlendioxid einer hohen Temperatur ausgesetzt werden. Bei dem Prozess entstehen Gase wie Wasserstoff und Kohlendioxid, die abgetrennt und aufgefangen werden können.

Er glaubt, dass der Biomasse-zu-Wasserstoff-Pfad eine der führenden Technologien der Zukunft für die saubere Wasserstofferzeugung ist. Doch zunächst muss sein Team ein Vergasungssystem entwickeln, das deutlich kleiner und kostengünstiger ist als aktuelle Technologien zur Vergasung von Biomasse.

Bhattacharyya stellt sich einen Vergaser vor, der hochreinen, für den Einsatz in Brennstoffzellen geeigneten Wasserstoff erzeugen und gleichzeitig das Treibhausgas Kohlendioxid binden kann.

„Vergasung ist nicht neu, aber aktuelle kommerzielle Vergasungssysteme sind im Allgemeinen groß und kapitalintensiv, was sie kommerziell weniger attraktiv macht.

„Wenn Biomasse als Rohstoff für die Herstellung von Wasserstoffbrennstoff auf dem Vormarsch sein soll“, sagte Bhattacharyya, „müssen Vergaser billiger und modularer werden, damit sie an verteilten Standorten installiert werden können, statt in einer großen Anlage an einem zentralen Standort.“ Die dezentrale Produktion von Wasserstoff kann auch Probleme beim Transport und der Speicherung von Wasserstoff weitgehend entschärfen.“

Skaleneffekte bedeuten, dass größere Chemiefabriken finanzielle Vorteile gegenüber ihren kleineren Pendants genießen, doch Bhattacharyya verfolgt mehrere innovative Ansätze, um sicherzustellen, dass seine Entwürfe kosteneffektiv sind.

Sein Team wird eine Technologie namens „neuartiger multifunktionaler Katalysator“ verwenden, die bei niedrigeren Temperaturen als aktuelle kommerzielle Vergasungssysteme betrieben werden kann und gleichzeitig die Produktion maximiert.

Sie werden auch einen hochgradig „intensivierten“ Vergaser in Betracht ziehen, der den Betrieb mehrerer Einheiten in einer einzigen Einheit vereint und „hochreinen Wasserstoff direkt aus dem Vergaser selbst“ produziert, sagte er.

„Unsere vorgeschlagene Technologie wird voraussichtlich äußerst kompakt und ohne großen Platzbedarf einsetzbar sein, was sie beispielsweise zu einem praktikablen Ansatz für die Wasserstoffproduktion im Maßstab kommunaler Anlagen macht.“

Bhattacharyya erklärte, dass Forscher Experimente durchführen und mathematische Modelle entwickeln werden, „um die Hunderte von Design- und Betriebsvariablen zu verstehen, um die es geht. Mit diesen Informationen können wir die Prozessökonomie grüner Technologie für die Wasserstoffproduktion verbessern.“

„Die Bekämpfung der globalen Erwärmung hat hohe Priorität“, sagte Bhattacharyya. „Wir glauben, dass dieses Projekt eine entscheidende Rolle bei der Erzeugung grüner, erschwinglicher, sicherer, zuverlässiger und belastbarer Energieressourcen spielen wird.“

-WVU-

09.11.22

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