Irene Yuste, Chemieingenieurin bei CoorsTek Membrane Sciences in Oslo, Norwegen, zeigt die wasserstofferzeugende protonenkeramische Membran des Unternehmens.
CoorsTek Wasserstoff, das am häufigsten vorkommende Element im Universum, ist seit Jahrzehnten eine schwer fassbare Option für saubere Brennstoffe, die von den Schwierigkeiten geplagt wird, das energiegeladene Element in einer effizienten, kostengünstigen Methode zu erzeugen, und ohne CO2-Emissionen. CoorsTek, ein zurückhaltender Riese in der Welt der technischen Keramik, sagt, dass es über eine hocheffiziente neue Methode zur Herstellung von Wasserstoffbrennstoff verfügt, die mit der bestehenden Energieinfrastruktur funktioniert.
Das Unternehmen mit Sitz in Golden, Colorado, geführt von den Urenkeln des Brauereigründers Adolph Coors, hält seinen Ansatz für eine energieeffiziente Alternative zur konventionellen Herstellung von Wasserstoff für Raffinerien, Chemie- und Lebensmittelverarbeitungsanlagen – Steam Reforming of Natural Gas (CH4), Co-CEO Timothy Coors erzählt Forbes . Die Technologie, die eine nickelbasierte Glaskeramik-Protonenmembran zur Erzeugung des Kraftstoffs verwendet, ist auch effizienter als die Elektrolyse, ein konkurrierender Ansatz zur Herstellung von „grünem“ Wasserstoff durch Spaltung von Wasser (H2O) mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen, sagt Coors .
CoorsTek Co-CEO Timothy Coors
CoorsTek Wasserstoff, der durch Dampfreformierung und Elektrolyse erzeugt wird, weist unter den besten Umständen eine Energieeffizienz auf mittleren 70%-Bereich, aber „wir haben eine Zelle, die in Betrieb ist die obere 90 % zu niedrig 90% Gesamtwirkungsgrad, wobei sehr hochreiner Wasserstoff auf der einen Seite und hochreines Kohlendioxid auf der anderen austritt“, sagt Coors. „Das Einzigartige an unserer Technologie ist, dass Sie tatsächlich weniger Erdgas verwenden, um einen sehr reinen Wasserstoffstrom zu erzeugen, der bereits unter Druck aus unserem System kommt.“
CoorsTek detailliert seinen Ansatz, der mit einem globalen Forscherteam entwickelt wurde, in der Zeitschrift Science ). Sie will die Technologie in den nächsten Jahren kommerzialisieren.
CoorsTek ist bereits ein wichtiger Lieferant von High-Tech-Keramikmaterialien für die globale Automobil-, Halbleiter-, Verteidigungs- und Energieindustrie und steigt in eine Zeit ein, in der technische und technologische Verbesserungen vorgenommen werden Es ist als kohlenstofffreier Kraftstoff attraktiver, um schwere Lastwagen, Züge, Schiffe, Flugzeuge und andere Fahrzeuge zu elektrifizieren, die zu groß oder zu schwer für Batteriepakete sind. Bei Verwendung mit Brennstoffzellen erzeugt Wasserstoff Strom für den Antrieb, ohne dass andere Abgasemissionen als Wasserdampf entstehen. Wenn der Ansatz des Unternehmens funktioniert, würde es einen entscheidenden Nachteil von Wasserstoff überwinden: Es wird viel mehr Energie benötigt, um den Kraftstoff herzustellen, als er zurückgibt.
Obwohl Tesla CEO Elon Musk ist seit vielen Jahren ein hochkarätiger Wasserstoffkritiker, der Kraftstoff wird zunehmend als eine Möglichkeit für kohlenstoffintensive Industrien wie die Stahlherstellung und die Ölraffination angesehen, um ihren gesamten Schadstoffausstoß zu verringern. Dazu muss der Wasserstoff jedoch so erzeugt werden, dass nur sehr wenig oder kein Kohlendioxid entsteht. Verbesserungen bei Brennstoffzellen machen Wasserstoff auch zu einer überzeugenden Option für schwere Lkw, wobei Unternehmen wie Toyota, Hino, General Motors, Cummins, Volvo, Daimler, Navistar, Nikola und Hyzon sich darauf vorbereiten, in diesem Bereich zu konkurrieren. Die Unternehmen stellen fest, dass Wasserstoffantriebe nicht so schwer sind wie die massiven Batteriepacks, die ein Sattelzug benötigt, um Hunderte von Kilometern zurückzulegen, und dass solche Fahrzeuge in etwa der gleichen Zeit betankt werden können wie ein Diesel-Lkw.
Die Hauptkritik an Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeuge ist seine inhärente Ineffizienz als Quelle für elektrische Energie. Die Menge an Energie, die benötigt wird, um es herzustellen, zu komprimieren oder zu verflüssigen und es zu seinem Verwendungsort zu transportieren, ist größer als das, was übrig bleibt, um ein Fahrzeug anzutreiben. Die Materialkosten, die für die Herstellung von Brennstoffzellen benötigt werden, einschließlich Edelmetalle wie Platin, die Wasserstoff in elektrische Energie umwandeln, und ihre langfristige Haltbarkeit waren in der Vergangenheit ebenfalls Stolpersteine, obwohl Entwickler von Brennstoffzellen sagen, dass diese Probleme durch Fortschritte angegangen werden bei den verwendeten Materialien. Und während Batterien eine effizientere Option zum Speichern von Energie in Fahrzeugen oder im Netz sind, sind sie weniger gut für die schwersten Fahrzeugtypen oder sehr große Stromspeicher geeignet. Sie benötigen auch größere Mengen an teuren Rohstoffen, darunter Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan.
Die CoorsTek-CEOs Michael, links, Jonathan und Timothy Coors
CoorsTek Die Das -jährige CoorsTek geht auf eine Glashütte zurück, in der Adolph Coors gegründet wurde 461, der Bierflaschen für seine Brauerei herstellte. Heutzutage ist es vollständig im Besitz der Familie Coors und nicht mehr Teil der Molson Coors Beverage Company, der öffentlichen Einrichtung, die mit dem 2005 Zusammenschluss der Adolph Coors Company und der kanadischen Molson. Laut Timothy Coors, der das Unternehmen zusammen mit den Cousins Jonathan und Michael Coors leitet, ist CoorsTek als Privatunternehmen mit einem Jahresumsatz von weit über 1 Milliarde US-Dollar erfolgreich. „Wir sind sicherlich profitabel und unsere Aktionäre wissen das zu schätzen – obwohl sie Privataktionäre sind“, sagte er, ohne näher darauf einzugehen.
(Weitere Informationen zu CoorsTek finden Sie unter: Im geheimen Keramikgeschäft der Familie Coors, das Milliarden wert ist)
Die weltweiten Aktivitäten des Unternehmens bieten ein breites Spektrum an technischen Keramiken für Hersteller von Halbleitern, Autoteilen, Elektrofahrzeugen und Batteriekomponenten bis hin zu medizinischem Gelenkersatz und sogar militärischer Körperpanzerung und Panzerung für Flugzeuge und Fahrzeuge.
“ Wir haben unsere Märkte derzeit innerhalb von CoorsTek in Bereiche unterteilt, in denen wir aggressiv wachsen wollen, Bereiche, in denen wir optimistisch wachsen werden, und dann diejenigen, in denen wir profitabel wachsen werden“, sagte Timothy Coors. Wasserstoff fällt wie die Bemühungen des Unternehmens bei Batterien und Komponenten für Elektrofahrzeuge in diese optimistische Kategorie. „Dinge, die noch nicht zum Mainstream gehören, aber wir sind optimistisch, dass wir über eine Technologie verfügen, die tatsächlich zur Beschleunigung beitragen kann“, sagte er.
„Wir haben bereits diese riesige Erdgasinfrastruktur. Anstatt also ein neues Netz zu schaffen, sehen wir einen Vorteil in einem System, das mit dem bestehenden zusammenarbeiten kann.“
Bei seinen neuen keramischen Protonenmembranen zur Herstellung von Wasserstoff, natürlich Gas (oder Ammoniak oder Biogas) würde durch die zylindrischen „Generatoren“ von CoorsTek fließen, um den Brennstoff für den Einsatz vor Ort zu erzeugen, höchstwahrscheinlich installiert in bestehenden Industrieanlagen, die bereits große Mengen des Gases verbrauchen. Timothy Coors stellt sich auch vor, dass die Protonen-Keramik-Membranen an Tankstellen verwendet werden, die mit Erdgas gespeist werden, um die Schaffung eines Wasserstoff-Betankungsnetzes für Lastwagen und andere Fahrzeugtypen zu beschleunigen. Die Möglichkeit, Kraftstoff vor Ort herzustellen, würde auch den Gesamtenergiebedarf für Wasserstoff reduzieren, wenn er per LKW dorthin transportiert werden muss, wo er verwendet werden soll.
„Energieeffizienz ist der Schlüssel zur Zukunft von Wasserstoff als sauberem Brennstoff“, Irene Yuste, Chemieingenieurin bei CoorsTek Membrane Sciences in Oslo und eine der Autorinnen der Science des Unternehmens. Artikel. „Unsere Arbeit zeigt, dass protonische Membranen Wasserstoff aus Ammoniak, Erdgas und Biogas so effizient herstellen können, dass Wasserstoff-Brennstoffzellenautos einen geringeren CO2-Fußabdruck haben als Elektroautos, die über das Stromnetz aufgeladen werden.“
Die Membran erzeugt auch einen gefilterten Kohlendioxidstrom, der leicht aufgefangen und entweder sequestriert oder für andere industrielle Prozesse verwendet werden kann, sagte Coors. Die Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse ist attraktiv, weil kein Kohlendioxid vorhanden ist, obwohl es abgesehen von seiner relativen Ineffizienz möglicherweise nur dort eine gute Option ist, wo sowohl Strom als auch Wasser aus erneuerbaren Quellen reichlich vorhanden sind.
CoorsTek
2015 „Die Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse hat einen Platz in dieser Welt, aber wir wissen, wie viel Energie theoretisch benötigt wird, um den Wasserstoff vom Sauerstoff zu spalten“, sagte Timothy Coors. „Die ganze Prämisse ist, dass wir zusätzliche Energie aufnehmen können, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht, und diese in etwas umwandeln, das wir speichern können. Ob das eine Batterie ist oder wir es in Form von Wasserstoffelektrolyse speichern, wird eine Rolle spielen.“
Anstatt die bestehende Energieinfrastruktur komplett umzugestalten, will CoorsTek davon profitieren es. „Wir haben bereits diese riesige Erdgasinfrastruktur“, sagte er. „Anstatt also ein neues Netz zu schaffen, sehen wir einen Vorteil in einem System, das mit dem bestehenden funktionieren kann.“