De eerste thermodynamisch omkeerbare chemische reactor die waterstof kan produceren als een zuivere productstroom, vertegenwoordigt een "transformerende" stap voorwaarts in de chemische industrie, de auteurs van een nieuwe studie claim.

De nieuwe reactor, vandaag beschreven in het prestigieuze academische tijdschrift Natuurchemie , vermijdt het mengen van reactantgassen door zuurstof tussen reactantstromen over te brengen via een zuurstofreservoir in vaste toestand.

Dit reservoir is ontworpen om dicht bij evenwicht te blijven met de reagerende gasstromen terwijl ze hun reactietraject volgen en behoudt zo een 'chemisch geheugen' van de omstandigheden waaraan het is blootgesteld.

Het resultaat is dat waterstof wordt geproduceerd als een zuivere productstroom, het wegnemen van de noodzaak van kostbare scheiding van de eindproducten.

Onder leiding van de Universiteit van Newcastle, VK, bij het onderzoek waren experts betrokken van de universiteiten van Durham en Edinburgh en de European Synchrotron Radiation Facility in Frankrijk, en werd gefinancierd door de Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC).

Professor Ian Metcalfe, hoofdauteur en hoogleraar Chemical Engineering aan de Universiteit van Newcastle zei:

"Chemische veranderingen worden meestal uitgevoerd via gemengde reacties waarbij meerdere reactanten met elkaar worden gemengd en verwarmd. Maar dit leidt tot verliezen, onvolledige omzetting van reactanten en een uiteindelijk mengsel van producten die moeten worden gescheiden.

"Met onze Hydrogen Memory Reactor kunnen we pure, gescheiden producten. Je zou het de perfecte reactor kunnen noemen."

Meest voorkomende element in het universum

Waterstof is het meest voorkomende element in het heelal. Geproduceerd door de splitsing van watermoleculen, de verschuiving naar duurzame energie heeft geleid tot een opkomst van zogenaamde 'groene waterstof'.

Waterstof is een schone en nuttige energieopslag en kan worden gebruikt als brandstof, om elektriciteit op te wekken en via de gasnetten kan worden opgeslagen en getransporteerd.

Alle processen, of ze nu chemisch zijn, mechanisch of elektrisch zijn thermodynamisch onomkeerbaar, en zijn minder efficiënt dan ze anders zouden zijn.

Dit betekent dat in traditionele chemische reactoren wanneer waterstof wordt geproduceerd, het moet worden gescheiden van andere producten, een proces dat zowel kostbaar als vaak energie-intensief is.

Het beschrijven van hun nieuwe systeem, het team demonstreert een chemische reactor die voor het eerst de thermodynamisch-omkeerbare werking kan benaderen.

Het reageren van water en koolmonoxide om waterstof en kooldioxide te genereren, het systeem voorkomt ook dat koolstof in de waterstofproductiestroom wordt getransporteerd als koolmonoxide of kooldioxide, waardoor contaminatie van het product wordt voorkomen.

Het reservoir 'omdraaien' een beetje als een schakelaar, het team toonde aan dat het mogelijk is om een ​​hoge conversie in het systeem te bereiken, zodat kooldioxide en waterstof aan beide uiteinden van de reactor als pure producten worden geproduceerd.

"Terwijl conventionele waterstofproductie twee reactoren en een scheiding vereist, onze reactor voert alle stappen in één eenheid uit, " voegt professor Metcalfe toe.

"En terwijl we het concept demonstreren met waterstof, het geheugenreactorconcept kan ook worden toegepast op andere processen."