Väteekonomin kan bli verklighet via reformering av metanol med ammoniak

Jules Verne skrev redan för 150 år sedan Den hemlighetsfulla ön. Bokens huvudperson Cyrus Smith säger på tal om Amerikas framtid om kolet snart skulle ta slut: ”Framtidens bränsle är vatten, delat i sina beståndsdelar väte och syre genom elektrolys”.

Ytterligare ett halvsekel tidigare visste man, att elektrolys bokstavligt talat kunde köras baklänges. Väte kan alltså oxideras på två sätt: (i) förenas med syre i förbränning vilket ger värmeenergi och vatten; (ii) förenas med syre i en bränslecell vilket ger elenergi och vatten.

Kruxet är att få fram detta väte, eftersom det ingenstans finns att bara hämta på denna planet, trots att väte är universums vanligaste grundämne. Väte måste produceras genom att frigöras från sin bundenhet i vatten och andra kemiska föreningar. Billigast för dagen är att reformera naturgas med ånga, som står för ca hälften av global väteproduktion. Ovan nämnda elektrolys av vatten står bara för ca 5 %.

Den stora nyheten är reformering av metanol med ammoniak, se föregående artikel här på bloggen den 30 juni: Lastbilens container är enkel pedagogisk förklaring. Efter elektrolys av vatten kommer väte in i containern uppe till vänster och hydrerar container- luftens CO₂ till metanol i ett satsvis förlopp.

Ekv1: CO₂  +  3H₂  →  CH₃OH  +  H₂O

                    koldioxid        väte                     metanol                   vatten

Därpå följer reaktionen metanol/ammoniak. Väte och kväve lämnar containern nere till höger.

Ekv2: CH₃OH + 2NH₃ →CO(NH)₂ + 3H₂ + N₂

                      metanol             ammoniak               urea                    väte             kväve

Genom att utsätta vätet för alternerande tryck (”pressure swing”) görs den satsvisa processen enkelt kontinuerlig och ger inga emissioner av vare sig CO₂ eller CO – bara eftertraktad H₂ och harmlös N₂.

Ekv3: CO(NH₂)₂ + 3H₂ → CH₃OH + 2NH₃

                           urea                     väte                  methanol             ammoniak

“In the paper, we performed chemistry with primary and secondary amines, but not ammonia per se”, säger Suryah Prakash. (I artikeln beskrev vi kemin med primära och sekundära aminer, inte med ammoniak i och för sig). Underförstått att annars skulle framställningen blivit för avancerad och inte längre vara populärt skriven.

Slutligen kan det sägas vara en ödets ironi att George Olah strax före sin död i mars i år hann medverka till ett vetenskapligt genombrott för väteekonomin, Tidigare kritiserade han den för att vara ekonomiskt omöjlig på grund av att vätes kemiska och fysikaliska egenskaper gör den hopplöst svår att lagra och transportera – särskilt ombord på fordon. Att hans egen metanolekonomi löste knuten måste gett honom stor och välförtjänt glädje i det sista.

J-G Hemming