Quy trình sản xuất hydro từ khí metan không phát thải CO2

Khí thiên nhiên chiếm hơn 28% năng lượng tiêu thụ của Hoa Kỳ. Thành phần chính của nó, metan, là nhiên liệu hoá thạch được sử dụng rộng rãi và cũng làm tăng cao nồng độ CO2, do đó làm thay đổi khí hậu. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu từ Viện nghiên cứu cao cấp về tính bền vững (IASS) và Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) đã phát triển một quy trình chiết xuất năng lượng từ metan dưới dạng hidro mà không phát thải CO2.

Quy trình mới được gọi là “phá vỡ metan”, các thành phần cơ bản của metan, hidro và cacbon, được tách ra ở nhiệt độ trên 750oC (1382oF), mà không phát thải khí độc hại. Khái niệm phá vỡ metan đã có từ vài thập kỷ trước, nhưng bị giới hạn bởi tỷ lệ chuyển đổi thấp và tắc nghẽn cacbon.

Các nhà nghiên cứu đã tinh chỉnh quá trình bằng cách sử dụng một thiết kế lò phản ứng mới cao 1,2m với công nghệ kim loại lỏng, làm từ thạch anh và thép không rỉ. Bong bóng khí metan được bơm vào những cột thiếc nóng chảy. Khi lên cao tới bề mặt, cacbon được tách ra và lắng đọng lại thành bột ở đầu cuối của lò phản ứng. Không có tắc nghẽn do bột cacbon vi hạt được tách ra dễ dàng, và thiết kế của lò phản ứng làm cho nó có thể chống ăn mòn.

Theo Giáo sư Thomas Wetzel của KIT, lò phản ứng sản xuất hydro với tỷ lệ chuyển đổi 78% tại 1200°C (2192°F), hoạt động liên tục trong hai tuần. Khía cạnh này mang tới tương lai cho lò phản ứng quy mô công nghiệp, sử dụng năng lượng từ chính khí hidro được sản xuất ra.

Hiệu quả của quá trình được đánh giá là cao hơn một chút so với quy trình steam reforming khí tự nhiên thông thường và cao hơn quá trình khí hoá than khoảng 20%.

Nghiên cứu cho thấy phá vỡ metan có thể so sánh với điện phân nước, về lượng phát thải CO_² trên một đơn vị hydro, và sạch hơn công nghệ steam reforming metan tới hơn 50%. Tính toán sơ bộ cho thấy công nghệ này có thể đạt được đến chi phí 2-3,5 USD mỗi kg hydro (theo giá khí đốt tự nhiên hiện hành tại Đức).

Giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu sẽ tập trung vào việc tối ưu hoá các khía cạnh của thiết kế lò phản ứng và việc mở rộng dần để xử lý lưu lượng ngày càng tăng.

Theo Vista.gov.vn