合成メタンへのスイスのルートは、より堅固で柔軟です

合成エネルギーキャリアはカーボンニュートラルであり、再生可能エネルギーを輸送可能にし、長期的に貯蔵可能にします。
合成メタンもその XNUMX つですが、問題があります。生産にはかなりのエネルギー損失が伴います。 さらに、既存のプロセスではメタン精製が必要です。
この状況を変えるには、 スイス EMPA の研究者は、メタネーション、つまり合成メタンの生成に最適化された新しいリアクターのコンセプトを開発しました。

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大気中の水蒸気によって以前に除去された量の CO2 のみが生成されます

エネルギー転換を成功させるには、気候に優しいエネルギー源が必要です。 これは、製造および使用中の CO2 排出量を最小限に抑える (理想的にはゼロ) ことを意味します。
合成エネルギー担体、つまり化学変換プロセスによって再生可能エネルギーから得られるものは、最も有望な選択肢の XNUMX つです。
これらのエネルギーキャリアの使用は、以前にそれらの生産のために大気から除去された量の CO2 のみを生成します.

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クリスチャン・バッハ: 「チューリッヒ工科大学のスピンオフである Climeworks が私たちのために作った多様体」

人工的に生成されたメタンは、このカテゴリに分類されます。
「合成ガスは、大気中の CO2 と再生可能な方法で生成された水素から生成される場合、大きな可能性を秘めています。」、彼は説明する クリスチャンバッハ、自動車パワートレイン技術研究所の責任者エンパ.
「しかし、水素の製造には、大量の水と再生可能な電力が必要です。 したがって、私たちのモビリティデモンストレーターでは、二酸化炭素だけでなく、水素製造用の水も大気から直接抽出したいと考えています。 チューリッヒ工科大学、クライメートワークス」.
将来的には、これらの概念は、液体の水が不足している砂漠地域で実装される可能性があります。

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Kiefer、Nikolic、Borgschulte、Dimopoulos Eggenschwiler の研究では、側面に「H」はありません。

しかし、水素と二酸化炭素から合成メタンを生成する、いわゆるメタネーションには落とし穴があります。
実際、この触媒プロセスによって生成されるメタンにはまだ水素が含まれているため、水素がガス ネットワークに直接導入されることはありません。
研究者エンパ フロリアン・キーファー, マリン・ニコリッチ, アンドレアス・ボルグシュルテ e パナヨティス・ディモプロス・エッゲンシュヴィラー そこで彼らは、生成物側での水素の生成を防止する新しい反応器のコンセプトを開発しました。
これにより、プロセス制御が簡素化され、不安定な利用可能な再生可能エネルギーとの組み合わせなど、動的操作への適合性が向上します。
このプロジェクトは、チューリッヒ州、Avenergy Suisse、Migros、Lidl Switzerland、Armasuisse、Swisspower、および連邦工科大学評議会によってサポートされています。

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H2Oの吸着により、ガスネットワークへの「ネオメタン」の直接導入が可能

水素を含まないメタンは、吸収メタン化と呼ばれるプロセスによって生成されます。
アイデア: 反応中に生成された水は、メタン化中に多孔質触媒担体に連続的に吸着されます。
吸着は、吸収とは異なり、凝縮物の表面に XNUMX つまたは複数の流体物質が蓄積する化学物理現象です。
水を連続的に除去することにより、生成物としてメタンのみを純粋な形で得ることができ、（前の）生成物混合物を精製する必要がなくなります。
反応の終わりに、圧力を下げることによって触媒担体材料を再び乾燥させ、次の反応サイクルの準備を整える。
「このプロセスは、以前のシステムよりも柔軟で安定していますが、より低い圧力で実行でき、水素の分離と再循環が不要なため、エネルギーを節約できる可能性もあります。」、彼は説明する フロリアン・キーファー、での取り込み増強メタネーションのプロジェクトリーダー 移動.
「しかし、エネルギー効率の正確な評価は、デモンストレーターがフル稼働している場合にのみ可能です。」

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実験室から産業プラントまで: ゼオライト ペレットに関する XNUMX 年間の研究が特許によって結ばれました

Florian Kiefer と彼のチームは、触媒の多孔性支持体として機能し、同時にメタネーション反応中に生成された水を吸収するゼオライト ペレットを使用した新しいリアクター コンセプトを開発するのに約 XNUMX 年かかりました。
プロセスのアップスケーリングにも焦点が当てられました。つまり、彼らは、このプロセスを大規模プラントにどのように実装できるかという概念に基づいて推論しました。
この目的のために、EMPA は複数の産業パートナーと協力しました。
再生時間、つまり反応器を乾燥させるのに必要な時間は、反応器の設計とプロセス計画にとって重要です。
合成メタンの連続生産を確保するには、少なくとも XNUMX つの反応器を交互に操作する必要があります。
反応器から熱を除去し、触媒床内に熱を蓄えることにより、熱管理も反応器の乾燥に重要です。
また、フロリアン・キーファーのチームは、この分野ですでに特許を申請しています。

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シンフューエルによる柔軟なエネルギーシステム: 保管と輸送が容易

合成燃料は、従来のガソリン車、ディーゼル車、またはガス車で使用されています。
変換損失が大きいことが合成燃料の主な欠点です。現在、再生可能電力から合成燃料を生産する際に、一次エネルギーの約 50% が失われています。
将来的には、これらの損失はおそらく 40 ～ 45% にまで減少する可能性があります。
経済分析によると、合成燃料は、直接電化が不可能な場合にのみ意味があることが示されています。たとえば、長距離および重量物の輸送、貨物船、航空機などです。
ただし、エネルギーシステム全体を考慮すると、合成燃料には決定的な利点があります。長距離を簡単に輸送できるため、遠く離れた再生可能エネルギー資源の開発も可能になります。
また、長期間保存してもロスがありません。
このようにして、家庭用の再生可能エネルギー システムがより柔軟になります。

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