Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

PALLAMONIA

Alternativ tittel: High purity hydrogen recovery from ammonia with palladium-membrane technology

Tildelt: kr 6,3 mill.

Prosjektleder:

Prosjektnummer:

332357

Prosjektperiode:

2022 - 2025

Midlene er mottatt fra:

Hydrogenbærere er en måte å lagre og frakte hydrogen i en mer lett håndterlig form enn H2. Ammoniakk (NH3) er en lovende hydrogenbærer. Molekylet inneholder en høy andel hydrogen per massebasis (over 17%) og er karbonfritt. For å hente hydrogen ut av NH3 må molekylet dekomponeres til H2 og N2. Dette gjøres over en katalysator og ved høye temperaturer (700 – 900 °C), i en prosess som kalles «cracking». Det er mulig å effektivere denne prosessen ved å kontinuerlig fjerne et av produktene i reaksjonen, slik som hydrogen. Det er på dette punktet Hydrogen Mem-Tech (HMT) ønsker å anvende palladium-basert membran-teknologi. Selskapet planlegger å designe separatorer hvor både cracking og hydrogenseparasjon foregår, i samarbeid med SINTEF Industri. Målet er en kompakt og effektiv løsning for å få H2 med en høy renhet ut av NH3. Palladium-baserte membraner har som materialegenskap at kun hydrogen kan passere gjennom membranen. HMT kommersialiserer slike membraner, produsert etter en metode utviklet av SINTEF Industri. Membranene brukes i separatorer designet av HMT for å hente ut hydrogen fra gassblandinger. Membranene i separatorene er meget tynne (<5 µm), som er viktig for å ha en høy gjennomstrømning av hydrogen og for å spare mengden palladium som anvendes. Prosjektet vil gjøre detaljerte undersøkelser av oppførselen til tynne Pd-baserte membraner under relevante operasjonsbetingelser og mengder NH3. Innsikt i hvordan membranene reagerer over tid er nødvendig for å finne optimale driftsbetingelser og designparametere. Identifisering og eliminering av alle mulige lekkasjepunkter i separatoren er nødvendig for å sikre høy nok renhet til bruk i proton exchange membrane PEM brenselceller. Brenselcellene omdanner hydrogen og oksygen til elektrisitet, og er følsomme for spormengder av NH3. De ferdige separatorene kan fasilitere anvendelse av NH3 i industri med mål om å redusere utslipp. For eksempel marin industri, hvor det er økt fokus på hydrogen-brenselcelleteknologi.

Palladium (Pd) based membranes are of great interest in the industry and academia because of their innate capability to selectively separate hydrogen from gas streams. The possibility to simultaneously capture CO2 in this process has led to the membranes being considered as Key Enabling Technology (KET) for the transition towards a low-emission economy. Hydrogen Mem-Tech (HMT) is currently commercializing such Pd-membranes. Ammonia, with a high hydrogen content, is regarded as a promising hydrogen carrier due to the comparative ease of liquefaction and low cost of transport and storage. There has been an increasing focus on the role of Pd-based membranes in the recovery of hydrogen from NH3, as well as facilitating higher conversions. The use of separators that can be used in combination with a cracker, or membrane reactors that combine cracking of NH3 with separation of hydrogen, may aid the use of hydrogen as fuel in marine and land transport. However, certain challenges must be addressed. Fuel cells require levels of NH3 < 0.1 ppm in the hydrogen, necessitating investigations into sealing technology. The effect of NH3 on the membranes is debated in the literature, with diverging reports of flux inhibition. Investigations of long-term exposure to amounts of NH3 comparable with post-cracker industrial levels is necessary to develop optimal process conditions to ensure stability and long life-time of the membranes. To secure the capability of the membrane technology commercialized by HMT to handle NH3 and produce hydrogen of fuel cell quality the approach will be as follows: 1.A technological approach in two parts, where the aim is a) a separator which can be applied downstream of a NH3 cracker and which can provide fuel cell standard hydrogen, and b) integration of NH3 cracking to the current separator technology. 2.A process approach, where the aim is to establish the optimal procedure to ensure long-term stability under exposure to NH3.

Budsjettformål:

ENERGIX-Stort program energi