DTU-forskere påpeger betydningen af høj-temperatur elektrolyse i et af verdens mest betydningsfulde kemitidsskrifter

fredag 19 dec 14

Kontakt

Søren Højgaard Jensen
Virksomhed tilknyttet DTU Link
AFRI

Kontakt

Anne Hauch
Professor
DTU Energi
46 77 58 50

Kontakt

Mogens Bjerg Mogensen
Professor Emeritus
DTU Energi
46 77 57 26

En forskergruppe på DTU Energi har fået publiceret en artikel i et af verdens mest betydningsfulde videnskabelige tidsskrifter inden for kemi, Chemical Reviews. Artiklen samler årtiers forskning i elektrolyse og vil gøre det nemmere for forskere i hele verden at forholde sig til elektrolyse som miljøvenligt alternativ til olie.

En forskergruppe på DTU Energi bestående af de tre seniorforskere Sune Dalgaard Ebbesen, Søren Højgaard Jensen og Anne Hauch samt professor Mogens Bjerg Mogensen, har samlet årtiers videnskabelige resultater indenfor høj-temperatur elektrolyse og beskrevet dem i artiklen ”High Temperature Electrolysis in Alkaline Cells, Solid Proton Conducting Cells, and Solid Oxide Cells” der blev publiceret i oktober 2014 i det højtrespekterede videnskabelige tidsskrift Chemical Review.

Artiklen giver et overblik over de seneste årtiers forskning indenfor højtemperaturelektrolyse samt et indblik i fordele og ulemper ved de forskellige elektrolyse teknologier.

Elektrolyse indgår i produktion af CO2-neutrale brændsler fra vedvarende elproduktion (f.eks. strøm fra solceller og vindmøller) og kan bl.a. anvendes til lagring af overskudsstrøm. Elektrolyse er en elektrokemisk proces, hvor H2O og CO2 splittes til H2 og CO ved den ene elektrode, mens der dannes O2 ved den anden elektrode ved hjælp af elektricitet. Den dannede H2 og CO kan herefter omdannes (katalytisk) til en lang række kulbrinter herunder metan (CH4), metanol og diesel.

Således kan vedvarende energi kombineret med elektrolyse bruges til at producere syntetiske brændsler og være et grønt alternativ til fossilt olie eller kul.

Lavtemperaturelektrolyse (såkaldt alkalisk elektrolyse) har været kendt og brugt i over hundrede år til at producere brint og produktionen af syntetisk brændstof har været kendt lige så længe. Under 2. verdenskrig fremstillede Tyskland i stor stil benzin og diesel af syntesegas fremstillet fra kul og vand, og Sydafrika gjorde det samme under handelsblokaden i 1980’erne og tidlige 90’ere. Indtil videre har lav virkningsgrad for lavtemperaturelektrolyse og billige fossile brændsler dog forhindret en produktion af grønne brændsler i stor skala.

"Når (elektrolyse) teknologien er fuldt udviklet, kan man lave diesel fra H2O og CO2 via elektrolyse til sammenlignelig pris, som hvis man gør det fra fossilt baseret metan."
Sune Dalgaard Ebbesen, seniorforsker, DTU Energi

Men som beskrevet i artiklen peger resultaterne af de seneste årtiers forskning inden for højtemperaturelektrolyse, kombineret med at olien ofte leveres fra politisk ustabile regioner og det stigende politiske pres pga. klimaforandringer, i retning af en snarlig teknologisk opskalering på området.

Artikel optaget i tidskrift med impact factor 45,6

Oversigtsartiklen  om højtemperaturelektrolyse har så høj forskningsmæssig kvalitet og bedømmes af fagfolk for at være så vigtig indenfor kemi og materialeforskning, at det ansete tidsskrift Chemical Reviews har valgt at publicere den.

Impact factor er anerkendt målestok for hvor meget en artikel i et tidskrift citeres i andre videnskabelige artikler, og et tidsskrifts impact factor bruges ofte til at definere, hvor stor indflydelse artikler i tidsskriftet har inden for et fag. En impact factor på ti anses normalt som god, og Chemical Review’s impact factor 45,6 er den højeste inden for kemi.

”For forskere som os er Chemical Reviews absolut det mest betydningsfulde videnskabelige tidsskrift, når det drejer sig om oversigtsartikler. Så det er en stor anerkendelse at få bragt en artikel i dette tidsskrift”, siger seniorforsker Sune Dalgaard Ebbesen. Han forklarer, hvordan der ligger et enormt arbejde i at lave en oversigtsartikel til et tidsskrift som Chemical Reviews.

”I en oversigtsartikel skal vi ud over at lave en opsummering af vores egen forskningsgruppes arbejde og resultater over mange år også kritisk opsummere og sammenligne med eksisterende litteratur på området. I vores artikel er der 682 referencer og selvom mange referencer ikke er et mål i sig selv eller garant for kvaliteten af en oversigtsartikel, så giver det trods alt et indblik i den ganske store mængde af videnskabelige resultater, der er beskrevet i vores review artikel.”

Samlet viden om højtemperaturelektrolyse – til fremme af grøn energi

Opsummeringen af de mange års forskning har længe været efterspurgt, og nu kan andre forskere læse en enkelt oversigtsartikel, der sætter det hele i relief, i stedet for at læse alle 682 artikler.

”Det er første gang, at der er lavet så grundigt en oversigt over området og når man samler så meget viden sammen, giver det et overblik over teknologiens udvikling og nuværende stadie. Samtidigt viser det, at højtemperaturelektrolyse er en meget lovende teknologi.” siger Sune Dalgaard Ebbesen.

Konventionel alkalisk lavtemperaturelektrolyse er billig i drift, men har en lav virkningsgrad. Det betyder, at en stor del af den elektricitet, der bliver tilført et alkalisk elektrolyseanlæg, forsvinder som spildvarme i stedet for at blive til grønne brændsler. Forskergruppen viser i artiklen, at højtemperaturelektrolyse-teknologien efter årtiers intensiv forskning kan nå til en virkningsgrad på over 90% og har potentiale til at opnå meget lang levetid, hvilket lover godt for teknologiens konkurrencemuligheder i fremtiden.

”Vi viser i vores artikel, at der er gode grunde til at stadig flere firmaerinvesterer og satser på teknologien, herunder Haldor Topsøe A/S, der har valgt at fokusere på området. For når teknologien er fuldt udviklet, kan man lave diesel fra H2O og CO2 via elektrolyse til sammenlignelig pris, som hvis man gør det fra fossilt baseret metan. At teknologien er værd at satse på, understreges af det tyske Cleantech firma Sunfire, der netop har bygget et pilotanlæg til produktion af syntetiske brændsler via højtemperaturelektrolyse”, siger DTU-forskeren.

Hårdt arbejde skal fejres – og fortsættes!

Forskerne på DTU Energi har arbejdet med elektrolyse i mere end 10 år, og artiklen til Chemical Reviews er resultatet af flere års indsamling af viden på området. Oversigtsartiklen indeholder derfor også opsummering af de vigtigste resultater inden for højtemperaturelektrolyse fra forskerne på DTU Energi.

Selv om oversigtsartiklen viser, at der er et enormt potentiale i at anvende højtemperaturelektrolyse som led i effektiv konvertering af vedvarende energi til syntetiske brændsler, så viser den også, at der fortsat er udfordringer og problemer på vejen til et egentlig kommercielt gennembrud. Problemer, som forskningsgruppen på DTU Energi fortsat vil bidrage til at løse.

”Ud over at det en stor ære for os som forskere og forfattere at få publiceret en artikel i Chemical Reviews, hvilket vi sikkert fejrer med en god middag, så er det også med til at understrege det arbejde indenfor højtemperaturelektrolyse, som vi laver på DTU Energi. Det betyder, at gruppen og instituttet fortsat er synlige på landkortet”, siger seniorforsker Sune Dalgaard Ebbesen.

Link til Chemical Review artiklen og link til DTU Energis, hvor man kan læse nærmere om elektrolyse

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.
https://www.energy.dtu.dk/nyheder/Nyhed?id=%7B3A371EBE-5E05-4667-8EF3-96462503306A%7D
19 SEPTEMBER 2020