Saf Hidrojen Akışı Üretebilen Yeni Reaktör
Fotoğraf: Newcastle ekibi, sudan saf hidrojen akışı üreten termodinamik olarak ilk tersinir kimyasal reaktörü tasarlamıştır.
Reaktiflerin ürünlerle karışması nedeniyle çoğu reaktör termodinamik olarak tersinir değildir, bu nedenle bir ayırma basamağı gerekli olur. Reaktifleri ürünlerden ayırmak için enerji gerektiğinden, termodinamik kayıplar meydana gelir. Ayrıca reaksiyonun denge ile sınırlanmasından dolayı reaksiyona giren maddelerin tamamı dönüşmeyebilir. Bu, sistem dengeye ulaştığında konsantrasyonların artık değişmediği ve net reaksiyon oranının sıfıra düştüğü anlamına gelir.
Geleneksel bir su gazı kaydırma reaktörü, suyu ve karbon monoksiti, hidrojen ve karbon dioksite dönüştürür. Bu reaksiyon endüstriyel olarak büyük ölçüde kullanılır, ancak termodinamik ile sınırlıdır bu nedenle hidrojen diğer ürünlerle karışır.
Son zamanlarda İngiltere’deki Newcastle Üniversitesi liderliğindeki bir ekip, Hidrojen Hafıza Reaktörü olarak bilinen yeni bir reaktör geliştirdi. Reaktör termodinamik olarak tersinir bir işleme yaklaşabiliyor. Ekip, iki akış arasında ileri ve geri oksijen aktarabilen katı fazlı bir oksijen taşıyıcı malzeme (OCM) kullanıyor, böylece reaktör yarım döngüde ileri ve geri tepkimeler arasında geçiş yapabiliyor.
H2O’dan oksijen alan ve böylece H2 üreten OCM’den, su geçirilir. Saf hidrojen, yatak tamamen oksitlenene kadar bir ürün akışı olarak üretilir. Bu noktada reaksiyona girmemiş su yataktan çıkar. Daha sonra CO (karbonmonoksit), CO2 üretmek için oksijenin giderildiği OCM’nin üzerinden geçirilir. Yatak önceki yarı döngüden dolayı tamamen oksitlenmiş olarak başlar, bu nedenle sadece saf CO2 üretilir. Sonunda tamamen azalır ve reaksiyona girmemiş CO çıkar. Bununla birlikte, yarı devirlerin süresinin kısaltılması ve böylece yatağın tamamen oksitlenmemesi için, yatak boyunca herhangi bir reaksiyona girmemiş H2O veya CO olmadan reaktör yatağının farklı uçlarından sadece iki saf H2 ve CO2 ürün akışının elde edilmesi mümkündür.
OCM aslında iki yarım döngü arasındaki kimyasal bilgiyi aktarır. Oksijen, oksitleyici ve indirgen gazların kimyasal potansiyelinin bir “hafızasını” korur. Her yarım döngü OCM’nin her besleme akışıyla ilişkili kimyasal potansiyeli “hatırlaması” için yeterince kısa olmalıdır. Daha sonra iki yarım döngü arasında termodinamik olarak tersinir bir işlem haline gelir.
Fotoğraf: Yeni reaktör sudan saf, bir ayırma basamağı gerektirmeyen H2 üretimi sağlıyor.
Newcastle’da Kimya Mühendisi ve Profesör Ian Metcalfe, “Kimyasal değişiklikler genellikle birden fazla reaktifin bir arada karıştırıldığı ve ısıtıldığı karışık reaksiyonlar sonucu gerçekleşir. Ancak bu durum kayıplara, reaktiflerin eksik dönüştürülmesine ve ayrılması gereken son ürün karışımına yol açıyor. Hidrojen Hafıza Reaktörümüz ile saf, ayrık ürünler üretebiliriz. Buna mükemmel reaktör diyebilirsiniz. ”
Geleneksel H2 üretimi iki reaktör ve bir ayırma basamağı gerektirir, ancak bellek reaktörü tüm basamakları tek bir ünitede gerçekleştirir. Hafıza reaktörünü başka işlemler için uygulamak da mümkündür.
Kaynak: thechemicalengineer.com
