Måske er fremtiden for energiforsyningen lysere, end vi tror

Hidtil har produktion og lagring af brint som energibærer været en stor udfordring, fordi processen har været for dyr. I elektrolyse af vand til brint og ilt har man anvendt elektroder med ædelmetaller, og det er en bekostelig affære. Men professor Per Møller fra Sektion for Materiale- og Overfladeteknologi, er nu tæt på at have opfundet en elektrode, som er både billig og effektiv. Det kan betyde et gennembrud for at bruge overskydende vindkraft til produktion af brint. Samtidig arbejder Per Møller med en idé om at bruge brinten til at producere, det man kunne kalde syntetisk naturgas. Og samlet set kan det komme til at vende helt op og ned på fremtidens energiforsyning.

Gamle ideer får nyt liv

Per Møllers inspiration kommer fra tænkere og innovative personer et godt stykke tilbage i historien. Den ene er fysikeren Poul la Cour som allerede i 1890-erne forskede i vindenergi og oplagring af vindenergi ved elektrolyse af vand til ilt og brint.  Den anden er den amerikanske ingeniør Murray Raney, som i 1926 udviklede en nikkel katalysator til hærdning (hydrogenering) af umættede fedtsyrer . Disse historiske opfindere og tænkere har hver især lagt kimen til det, der nu i form af Per Møller forskning, kan vende op og ned på vores traditionelle måde at tænke energiforsyning på. Per Møllers fokus er at udvikle en elektrode, som er både effektiv og holdbar. Og det ser ud til, at han har mere held med opgaven end de mange forskere, der på internationalt plan også har forsøgt sig med ideen – uden de store gennembrud.

Meget brint med få vindmøller

Hemmeligheden i Per Møllers idé er at fremstille en meget stor overflade pr. kvadratmeter elektrode. For opgaven er at opfinde en teknologi, der kan producere mest mulig brint med så få vindmøller som muligt. Per Møllers elektrode kan sammenlignes med en kæmpeforstørrelse af et landskab bestående af blomkålshoveder. I elektroden er landskabet bare dannet af nikkel. Strukturen er ”fraktaliseret” i en grad, så man opnår en enorm 3-dimensionel overflade på meget lidt plads.

Procesteknologisk kan den slags elektroder fremstilles meget billigt. Men det er ikke uden forhindringer at skabe den optimale elektrode. For hvis overfladen i nikkellandskabet bliver for stor, så mister mikro- og nanostrukturen noget af sin styrke, og elektroden bliver skrøbelig og eroderes bort af de store gasmængder, der dannes under elektrolysen. Hvis nikkellandskabet omvendt ikke har en stor overflade, vil elektroden ikke være tilstrækkelig effektiv og rentabel. Så kunsten er at skabe en elektrode den rette balance mellem effektivitet og holdbarhed. Og den har Per Møller allerede en testversion af. 

Alle vil eje fremtiden

Kun få er uenige i, at brint vil komme til at spille en central rolle i fremtidens energiforsyning. Spørgsmålet er, hvem der kommer først med en fremstillings- og en anvendelsesmetode, der er effektiv. Der er mange med i det kapløb, for alle vil gerne eje fremtiden. Og Per Møllers elektrode er tæt på at levere svaret på første del af spørgsmålet.

I laboratoriet er elektrodernes effektivitet testet med helt op til 93% effektivitet. Men fra laboratoriet skal der tages endnu et skridt mod fuldskala elektrolyseceller, som kan integreres i biler, huse eller kraftværker. Den opgave varetages af Green Hydrogen.

Per Møller er ikke i tvivl om, at han er på sporet af en meget lovende teknologi. Projektet er tilmed forud for de målsætninger, der er opstillet, så når det afsluttes om 3 år, forventer Per Møller, at de første elektrolyseanlæg er etableret rundt omkring i landet.

Tager afsæt i noget der virker

Så er der spørgsmålet om hvordan vi anvender brint på en effektiv måde. Og her kommer andet trin i Per Møllers perspektiv i spil. Det handler om at kombinere forskellige energiproduktioner på en anden måde, end vi gør i dag. Når først overskydende vindenergi kan bruges til at producere brint ved hjælp af rentabel elektrolyse, så kan man bruge brinten sammen med CO2 fra biogasproduktion til at producere metan og vand i det, der kaldes en Sabatier-reaktor. Hermed kan man producere, hvad man kunne kalde syntetisk naturgas. Denne kombination af biogasanlæg og brintproduktion fra overskydende vindkraft kan sætte en helt ny dagsorden for fremtidens energiproduktion.

Både potentialet og forskergruppens højtkvalificerede niveau afspejles bl.a. i, at Siemens A/S er aktør i projektet. Og det er langt fra umuligt at resultaterne fra det konkrete forskningsprojekt kan være et væsentligt bidrag i retning af at bringe Danmark sikker hen mod regeringens 2020 energiplan, som bl.a. siger, at cirka halvdelen af vores elforbrug skal dækkes af vindkraft.

metallisk_overflade_ved_1000_x_forstoerrelse_jpg

Figur 1: Metallisk overflade i en nikkelelektrode.

Faktaboks:

Projektets titel er: High-effiviency, low cost elektrode-surfaces for next generation alkaline electrolysis. Projektet løber over 3 år, og det har et samlet budget på 23 mio. DKK, hvoraf Højteknologifonden har støttet med 12 mio. DKK.

Projektet udføres i samarbejde med: Siemens A/S, Green Hydrogen, Hydrogen Innovation & Research Centre (HIRC). 

 

http://www.mek.dtu.dk/Forskning/Temaartikler/Maaskeerfremtidenforenergiforsyningenlysereendvitror
22 NOVEMBER 2017