Das Büro für fossile Energie des US-Energieministeriums (DOE) unterstützt Aktivitäten zur Förderung von Kohle-zu-Wasserstoff-Technologien, insbesondere durch den Prozess der Kohlevergasung mit Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung. DOE geht davon aus, dass die Kohlevergasung für die Wasserstoffproduktion mit Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung mittelfristig eingesetzt werden könnte.
Wie funktioniert es?
Chemisch gesehen ist Kohle ein komplexer und sehr variabler Stoff, der in eine Vielzahl von Produkten umgewandelt werden kann. Die Vergasung von Kohle ist eine Methode, mit der Strom, flüssige Brennstoffe, Chemikalien und Wasserstoff erzeugt werden können. Insbesondere wird Wasserstoff hergestellt, indem zunächst Kohle mit Sauerstoff und Wasserdampf unter hohen Drücken und Temperaturen zu Synthesegas umgesetzt wird, einem Gemisch, das hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht.
Kohlevergasungsreaktion (unausgeglichen):
CH0.8 + O2 + H2O → CO + CO2 + H2 + andere Spezies
Nachdem die Verunreinigungen aus dem Synthesegas entfernt wurden, wird das Kohlenmonoxid im Gasgemisch durch die Wasser-Gas-Shift-Reaktion mit Wasserdampf umgesetzt, um zusätzlichen Wasserstoff und Kohlendioxid zu erzeugen. Wasserstoff wird durch ein Trennsystem entfernt und der hochkonzentrierte Kohlendioxidstrom kann anschließend aufgefangen und gespeichert werden. Erfahren Sie mehr über Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung.
Warum wird dieser Weg in Betracht gezogen?
Die Vereinigten Staaten haben eine reiche, inländische Ressource in Kohle. Die Verwendung von Kohle zur Herstellung von Wasserstoff für den Transportsektor kann den Gesamtenergieverbrauch Amerikas und seine Abhängigkeit von importiertem Erdöl reduzieren und gleichzeitig zur Schaffung von Arbeitsplätzen durch die Schaffung einer heimischen Industrie beitragen. Die Erzeugung von Wasserstoff aus Kohle bietet auch ökologische Vorteile, wenn sie in fortschrittliche Technologien zur Kohlevergasung, Stromerzeugung und Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung integriert wird. Die Integration dieser Technologien erleichtert die Abscheidung mehrerer Schadstoffe wie Schwefeloxide, Stickoxide, Quecksilber und Partikel sowie Treibhausgase wie Kohlendioxid. Wenn Wasserstoff in effizienten Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzt wird, können Emissionen aus dem Verkehrssektor nahezu eliminiert werden.
Die Forschung konzentriert sich auf die Bewältigung von Herausforderungen
Die Verwendung der Kohlevergasung zur Erzeugung von Wasserstoff zu Zielkosten und mit nahezu Null Treibhausgasemissionen stellt mehrere Herausforderungen dar. Zusätzliche R& D ist erforderlich, um:
- Entwicklung von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung, die sicherstellen, dass im Produktionsprozess nur minimales Kohlendioxid freigesetzt wird
- Entwicklung neuer Technologien, die den derzeit verwendeten kryogenen Prozess zur Abtrennung des erforderlichen Sauerstoffs aus der Luft ersetzen können.