W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

REKLAMA

Nowe „zielone” katalizatory do niskoemisyjnych i wydajnych procesów generowania wodoru

2023-12-11 / Autor: Katarzyna Antoniak-Jurak; Łukasiewicz - Instytut Nowych Syntez Chemicznych / Artykuł sponsorowany

Katalizatory są niezbędnym elementem procesów technologicznych ukierunkowanych m.in. na syntezę chemikaliów, farmaceutyków czy otrzymywanie nośników energii np. H₂. Skala ich stosowania systematycznie wzrasta.

Przemysłowe procesy wodorowe wymagają zapewnienia stabilnego źródła znacznych ilości H₂. Rola surowców kopalnych wykorzystywanych do wytwarzania wodoru (gaz ziemny, węgiel, pozostałości rafineryjne) jest i nadal będzie bardzo duża. Jednocześnie, regulacje prawne zmierzające ku „CO₂-net zero economy” wywoływać będą systematyczny wzrost udziału surowców alternatywnych (w tym przede wszystkim biomasy i odpadów) w procesach wodorowych. Niezależnie od rodzaju surowca i metody jego konwersji kluczową operacją technologiczną pozostawać będzie katalityczna parowa konwersja tlenku węgla CO + H₂O ⇄ CO₂+ H₂ (water-gas shift: WGS), realizowana w celu redukcji pary wodnej tlenkiem węgla i wzbogacenia gazu syntezowego w wodór.

Bardzo duży wpływ na efektywność procesu generowania wodoru mają katalizatory stosowane w tym procesie. Konieczne jest zatem ich doskonalenie jak również poszukiwanie katalizatorów o nowatorskich formułach i unikalnych właściwościach. Konwencjonalne sposoby ich syntezy często nie spełniają kryteriów technik „zrównoważonych”. Wymagają przeprowadzenia złożonego ciągu operacji jednostkowych czy też stwarzają zagrożenie dla środowiska (emisja ścieków i gazów).

Nowoczesnym katalizatorom WGS stawiane są wymagania: formuła pozbawiona mutagennych i kancerogennych składników, formuła niewymagająca aktywacji, wysoka efektywność także przy zmniejszonym stężeniu pary wodnej w gazie procesowym, wysoka aktywność, selektywność i trwałość.

W ramach finansowanego przez NCBR projektu Eco_CatWGS realizowanego przez zespół dr Katarzyny Antoniak-Jurak (Łukasiewicz – INS) prowadzone są prace w kierunku stworzenia nowej generacji katalizatorów do procesu WGS wg zupełnie nowych ścieżek syntezy spełniających wymienione wymagania. W trakcie prowadzonych prac wykorzystywane jest szerokie spektrum technik eksperymentalnych do badań właściwości fizykochemicznych, a w pomiarach kinetycznych ciśnieniowe reaktory. Kompleksowa analiza wyników umożliwia lepsze zrozumienie wpływu parametrów syntezy, obróbki termicznej na właściwości strukturalno-powierzchniowe i efekt katalityczny w reakcji WGS. Spodziewanym efektem projektu jest opracowanie wysokowartościowych materiałów katalitycznych o nowatorskiej formule i użytkowej postaci determinującej wysoką aktywność oraz zespół korzystnych parametrów użytkowych pozwalających na zmniejszenie wskaźników energetycznych wytwarzania wodoru. Dodatkową innowacją projektu będzie stworzenie technologii wytwarzania nowego produktu w sposób bardziej „zrównoważony”. Katalizatory otrzymane według nowo opracowanych protokołów syntezy będą pozbawione substancji toksycznych, czy też stwarzających zagrożenia dla środowiska, a dodatkowo sposób ich syntezy będzie się charakteryzować niskimi wskaźnikami emisyjności ścieków i gazów.

Na obecnym etapie realizacji projektu wykazano, że efektywność nowej generacji katalizatorów WGS jest zbliżona do konwencjonalnych, a sposób ich wytarzania nie generuje toksycznych gazów oraz ogranicza ślad węglowy.

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Nowych Syntez Chemicznych (Łukasiewicz – INS) jest jednostką o ugruntowanej pozycji w obszarze katalizy stosowanej i procesów katalitycznych. Łukasiewicz – INS jest także producentem szerokiej gamy heterogenicznych katalizatorów, sorbentów i nośników. Efektem działalności Instytutu jest kompleksowa oferta dla podmiotów gospodarczych sektora chemicznego - od technologii wytwarzania, przez modelowanie i optymalizację reaktorów z wsadami katalitycznymi, po wsparcie w ich stosowaniu.