Ko-elektrolizer do produkcji wysokiej jakości gazu syntezowego powstaje na Politechnice Warszawskiej. Technologia pozwoli na produkcję paliwa samochodowego, ale w sposób zeroemisyjny.
Zespół naukowców z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej od lat pracuje nad ogniwami paliwowymi ze stopionym węglanem (Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC). Kontynuują w ten sposób prace rozpoczęte przez światowe koncerny czy ośrodki naukowe, znacznie jednak poprawiając procesy produkcji ogniw i konstrukcji stosów.
Podczas realizacji projektów badawczych zdobyliśmy wiedzę, jak wytwarzać ogniwa MCFC, a także je utylizować do ponownego wykorzystania. W międzyczasie uczyliśmy się masowej produkcji ogniw z wykorzystaniem metod drukarskich. Doskonalimy również ich strukturę – wyjaśnia dr inż. Arkadiusz Szczęśniak, który ogniwami zajmuje się od początku swoje kariery naukowej.
W ramach projektu „TENNESSEE”, realizowanym ze spółką Tauron, zespół z PW zbudował urządzenie dla elektrowni w Łaziskach Górnych. Wykorzystał w nim ogniwa do wychwytu dwutlenku węgla ze spalin, co pozwoliło na poprawę parametrów pracy instalacji power-to-gas.
Kiedy opracowaliśmy węglanowe ogniwa paliwowe w skali przedkomercyjnej, stwierdziliśmy, że kolejnym zastosowaniem dla naszej technologii może być synteza paliw bezpośrednio z wody, dwutlenku węgla i energii elektrycznej – mówi dr inż. Arkadiusz Szczęśniak. – Dotychczas pracowaliśmy z ogniwami, w przypadku których dostarczaliśmy wodór i produkowaliśmy energię elektryczną. Chcieliśmy zbadać, czy to samo ogniwo, po pewnych modyfikacjach, może pracować w drugą stronę, czyli my dostarczamy parę wodną oraz CO2 i otrzymujemy paliwo – dodaje.
Udało się potwierdzić takie działanie w projekcie, który otrzymał dofinansowanie w konkursie „ENERGYTECH-1 Impulse” z realizowanego w PW programu „Inicjatywa doskonałości – uczelnia badawcza”.
Na podstawie wstępnych wyników badań postanowiliśmy powtórzyć rozwiązanie, ale już nie w skali pojedynczego ogniwa, lecz stworzyć stos ogniw połączonych szeregowo. Tak narodził się projekt COYOTE – opisuje dr inż. Arkadiusz Szczęśniak.
W ramach tego przedsięwzięcia, finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju z programu LIDER, naukowcy będą rozwijać pierwsze polskie urządzenie do syntezy paliw sztucznych – ko-elektrolizer MCE (Molten Carbonate Electrolysis). Z wykorzystaniem dwutlenku węgla i wody powstanie gaz syntezowy do dalszej konwersji na paliwa syntetyczne, czyli takie, które nie zawierają zanieczyszczeń w postaci związków siarki, tlenków azotu czy cząstek stałych. Zwiększy to udział OZE w produkcji energii i finalnie zredukuje emisje dwutlenku węgla z sektora energetycznego. To bardzo ważne również w kontekście unijnego zakazu sprzedaży samochodów spalinowych po 2035 r. Technologia pozwala ma produkowanie tego samego paliwa, ale w sposób zeroemisyjny.
Obecnie budujemy narzędzia numeryczne. Chcemy przygotować modele, zrobić symulacje, żeby zbadać, jak nasz stos będzie się zachowywał. Kolejnym krokiem będzie jego konstrukcja. Najpierw wszystkie elementy zewnętrzne, potem dołożymy te aktywne, złożymy całość i sprawdzimy jak działa. Jeżeli testy wyjdą pomyślne, ostatnim etapem będzie przygotowanie dokumentacji, jak to zrobić w większej skali – zapowiada dr inż. Arkadiusz Szczęśniak, kierownik projektu.
Na czym polega działanie urządzenia? Mieszankę w postaci zmagazynowanego, odseparowanego dwutlenku węgla i pary wodnej wtłacza się do ko-elektrolizera, który jest zasilamy prądem elektrycznym ze źródła odnawialnego (np. energii słonecznej), co powoduje konwersję wody do wodoru i CO2 do tlenku węgla, co można dalej zastosować w reakcjach syntezy paliw. Koelektroliza jest pierwszym etapem syntezy paliw, kolejny to skierowanie wytworzonego gazu do reaktora Fishera-Tropscha.
Budowany przez nas ko-elektrolizer MCE to urządzenie podstawowe. Hyflow to kolejny etap – wskazuje dr inż. Arkadiusz Szczęśniak.
Realizacja projektu rozpoczęła się w czerwcu i potrwa trzy lata.
źródło: PW