E-Reaktor senkt industrielle CO2-Emissionen

Windenergie produziert bald industrielle Prozesswärme (Foto: pixabay.com, nobu sato)

Stanford (pte015/20.08.2024/12:35) - Viele Industrien benötigen Prozesswärme. Einst sorgte Kohle für die nötige Hitze. Erdgas löste sie weitgehend ab, was die Emissionen an CO2 und Schadgasen reduzierte, aber nicht auf null brachte, wie es für Klima und Umwelt nötig wäre. Elektroingenieure an der Stanford University ( https://www.stanford.edu/ ) in Kalifornien haben jetzt die Lösung gefunden: Sie setzen auf induktive Erwärmung mit grünem Strom aus Wind-, Solar- und Wasserkraftwerken und auf Atomstrom, also Energieformen mit kleinem CO2-Fußabdruck. Ihre Forschungsergebnisse ( https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351 (24)00346-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2542435124003465%3Fshowall%3Dtrue) haben sie kürzlich im Fachjournal "Joule" publiziert.

Grünen Strom effektiver nutzen

Einen Tauchsieder in einen Behälter mit Wasser zu halten, um Dampf zu erzeugen, ist möglich, aber zu energieaufwändig - insbesondere, weil grüner Strom Mangelware ist und es um eine Bereitstellung rund um die Uhr geht. Das leisten nur Kern- und mit kleinen Einschränkungen Wasserkraftwerke. "Wir haben eine elektrifizierte und skalierbare Reaktorinfrastruktur für thermochemische Prozesse entwickelt, die ideale Heiz- und Wärmeübertragungseigenschaften aufweist", so Stanford-Forscher Jonathan Fan.

Er und seine Kollegen setzen auf induktive Erwärmung, die auch in Induktionsherden in Küchen genutzt wird. Dabei erzeugt Wechselstrom ein Magnetfeld, das in mehr oder weniger gut leitenden Materialien wie Eisen Wirbelströme verursacht, die sie aufheizen. Die Wärme entsteht in den Objekten selbst, die es zu erhitzen gilt. Ein verlustbehafteter Wärmetransport ist nicht nötig.

Testlauf für extra Wasserstoffproduktion

Im Reaktor der Stanford-Forscher befindet sich eine gitterartige Struktur aus wenig leitfähigem keramischem Material. Da dieses einen hohen elektrischen Widerstand hat, heizen die Wirbelströme es schnell und stark auf. In den Lücken befinden sich Katalysatoren, die die gewünschte chemische Reaktion beschleunigen. In einer ersten Anwendung nutzten die Ingenieure den Reaktor für die Wassergas-Shift-Reaktion zur Erzeugung von zusätzlichem Wasserstoff aus Synthesegas (einem Mix aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid), die umso effektiver ist, je höher die Temperatur ist. Auf Anhieb erreichte der Reaktor so einen Wirkungsgrad von 85 Prozent.

Jetzt arbeiten die Stanford-Ingenieure an neuen Anwendungsmöglichkeiten für ihre Reaktoren, zum Beispiel in der Zementproduktion, die einen hohen Anteil an den schädlichen Klimagas-Emissionen hat.

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