Pre-combustion CO₂ capture

CO₂-sequestratie wordt dan ook een belangrijke rol toegedicht in de transitie naar een duurzame energie-infrastructuur. Een voordeel van fossiele brandstoffen is hun beschikbaarheid tegen lage kosten, zelfs als de kosten voor CO₂-afvangst, transport en sequestratie worden meegenomen.

Binnen de groep ‘experimentele heterogene katalyse’ werken we aan katalysatoren voor pre-combustion CO₂-afvang. Hier wordt de energie van de fossiele brandstof overgedragen aan waterstof, terwijl tegelijkertijd CO₂ wordt afgevangen. Een uitvoering van dit concept is afgebeeld in onderstaande figuur waarin methaan wordt omgezet naar schone waterstof en een CO₂-rijke stroom in een membraanreactor.

De uitdaging is hier om een reformkatalysator te ontwerpen die actief en stabiel is bij de lage temperaturen die typisch zijn voor deze membraanreformers. In onze groep wordt op de volgende fronten gewerkt aan reformingkatalyse:

• mechanistisch onderzoek aan de elementaire oppervlaktereacties relevant in de omzetting van CH₄ met H₂O tot CO, CO₂ en H₂, specifiek gericht op de atypische reformingcondities door middel van een combinatie van experimentele technieken en computerberekeningen,
• onderzoek naar de oorsprong van synergie tussen kleine metaaldeeltjes (bijvoorbeeld rhodium en goud) en reduceerbare oxides in de activering van kleine moleculen,
• onderzoek naar het effect van Rh deeltjesgrootte op de elementaire reactiestappen in het reforming proces.

Dit werk gebeurt in nauwe samenwerking met ECN en wordt gefinancierd door Senter-Novem (EOS-LT programma). Daarnaast loopt er een onderzoeksprogramma in samenwerking met Rolls-Royce Fuel Cell Systems waarin het omzetten van LPG brandstof naar een geschikt reformaat om een bestaande Solid-Oxide Fuel Cell (SOFC) met een interne reformer te voeden. Dit onderzoek is onderdeel van een groter Integrated Project genaamd FELICITAS dat gesponsord wordt door het 6e kaderprogramma van de Europese Unie. Specifieke kwesties die hierbij aan bod komen zijn:

• reforming van LPG brandstoffen naar methaan bij lage temperatuur,
• ontzwaveling van LPG brandstoffen door middel van absorptie van zwavelcomponenten.