To forskere ved Pennsylvania State University i USA kan ha oppdaget en prosess som vil kunne brukes til effektiv og rimelig industriell produksjon av hydrogen.
Fra et klimasynspunkt er hydrogen det ultimate brenselet, siden det gir energi uten å produsere CO2: Biproduktet når hydrogen brenner, er rent vann. Brenselceller med hydrogen har dessuten vist seg svært effektive. Det er tilgjengeligheten som er vanskelig, fordi det hittil har vist seg svært energikrevende å skille ut hydrogen, for eksempel fra vann. Derfor forskes det mye på metanol som drivstoff i brenselceller, selv om det gir klimautslipp.
De to forskerne, Shaoan Cheng (assistent) og Bruce Logan (professor), har publisert sine funn i en artikkel som er fritt tilgjengelig fra Proceedings of the National Academy of Science (PNAS): Sustainable and efficient biohydrogen production via electrohydrogenesis.
Skissen nedenfor viser hvordan denne måten å produsere hydrogen på foregår:
Utgangspunktet er bioavfall. I skjemaet vises eddiksyre, som framstilles etter en naturlig gjæringsprosess. I artikkelen i PNAS, vises det også til annet råmateriale, som glukose, cellulose og melkesyre. Fra et industrielt synspunkt, er cellulose spesielt interessant, siden dette materialet kan framstilles fra avfall man ellers ikke har bruk for: Man behøver ikke sette av dyrkingsareal til en spesiell vekst, som tilfellet er med biodiesel, men i stedet samle sammen det som er igjen når andre nyttevekster er høstet.
I cellen samler man bakterier og eddiksyren – eller andre råmaterialer – ved anoden. Bakteriene bryter ned biomaterialet, og produserer CO2, H+-ioner (protoner) og elektroner. Siden CO2-en som produseres opprinnelig kommer fra biomasse, anses denne delen av prosessen å være karbonnøytral, på samme måte som forbrenning av biodiesel.
Mellom anoden og katoden er det en ionmembran: En spenning på bare 0,2 volt er nok til å trekke H+-ionene gjennom membranen og over til oppløsningen rundt katoden. Her forener de seg med frie elektroner, og danner hydrogen-molekyler.
Det er kombinasjonen av bakteriell nedbrytning og elektrolyse som er årsaken til at forskerne kaller cellen for «Microbial Electrolysis Cell».
Hydrogenet som produseres ved katoden er tilnærmet 100 prosent rent, ifølge forskerne. I forhold til hydrogenmengden i råmaterialet er gjenvinningsprosenten jevnt over svært høy, selv om den varierer med råmaterialet. Med eddiksyre og melkesyre får man frigjort 91 prosent av det opprinnelige hydrogenet, med cellulose 68 prosent.
Forskerne skriver at metoden vil kunne danne grunnlaget for transport basert på hydrogen. De legger til at selv om et slikt system aldri blir realisert, kan prosessen være svært nyttig, blant annet innen produksjon av kunstgjødsel: «Lokal produksjon av kunstgjødsel med hydrogen avledet fra cellulose kan bidra til en kraftig reduksjon av transportkostnadene innen gjødselproduksjon, og forbedre den globale avkastningen og økonomien innen jordbruket.»
Les også:
- [05.05.2008] Kobler til brenselcellen via USB
- [26.09.2007] Brenselcelle gir sikrere reservestrøm
- [02.04.2007] Biobrenselcelle lager strøm fra luft
