Paliwo syntetyczne bez zanieczyszczeń? Trwają prace nad urządzeniem do syntezy

Na Politechnice Warszawskiej trwają prace nad pierwszym polskim urządzeniem, które umożliwi produkcję wysokiej jakości gazu syntezowego. Będzie on pozyskiwany z dwutlenku węgla i wody. W kolejnych procesach gaz będzie można przekształcić w paliwo syntetyczne, pozbawione związków siarki, tlenków azotu i cząstek stałych, czyli takie, które będzie można stosować po 2035 roku.

Jak podaje na swojej stronie Politechnika Warszawska, prace nad ogniwami paliwowymi ze stopionym węglanem (Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC) zespół naukowców z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa prowadzi od wielu lat. Dr inż. Arkadiusz Szczęśniak, który ogniwami zajmuje się od początku swoje kariery naukowej podkreśla, że udział w dotychczasowych projektach badawczych pozwolił zdobyć wiedzę, nie tylko jak wytwarzać ogniwa MCFC, a także jak je utylizować do ponownego wykorzystania i masowo produkować z wykorzystaniem metod drukarskich.

Zaczęło się od jednego ogniwa, a obecnie trwają prace nad stosem ogniw paliwowych połączonych szeregowo – w projekcie COYOTE, którego liderem jest dr inż. Arkadiusz Szczęśniak. Prowadzony od czerwca projekt otrzymał dofinansowanie w konkursie „ENERGYTECH-1 Impulse” w ramach realizowanego w PW programu „Inicjatywa doskonałości – uczelnia badawcza” (IDUB).

REKLAMA

Warto przypomnieć, że w ramach wcześniejszego projektu „TENNESSEE”, który naukowcy realizowali wspólnie z Tauronem, zespół z Politechniki zbudował urządzenie dla elektrowni w Łaziskach Górnych. Wykorzystano w nim ogniwa do wychwytu CO2 ze spalin. Pozwoliło to na poprawę parametrów pracy instalacji power-to-gas.

Kiedy opracowaliśmy węglanowe ogniwa paliwowe w skali przedkomercyjnej, stwierdziliśmy, że kolejnym zastosowaniem dla naszej technologii może być synteza paliw bezpośrednio z wody, CO2 i energii elektrycznej – mówi dr inż. Arkadiusz Szczęśniak.

Na czym polega działanie ko-elektrolizera?

Mieszankę w postaci zmagazynowanego, odseparowanego dwutlenku węgla i pary wodnej wtłacza się do ko-elektrolizera, zasilanego prądem elektrycznym ze źródła odnawialnego. To powoduje konwersję wody do wodoru i CO2 do tlenku węgla, co można dalej wykorzystać w reakcjach syntezy paliw. Koelektroliza jest pierwszym etapem syntezy paliw, kolejnym krokiem jest skierowanie wytworzonego gazu do reaktora Fishera-Tropscha. Taka koncepcja, nazwana Hyflow, zajęła trzecie miejsce w organizowanym na PW Tech-Athonie.

Technologia pozwala na produkowanie paliwa w sposób zeroemisyjny, co może mieć duże znaczenie w kontekście unijnego zakazu sprzedaży samochodów spalinowych po 2035 roku.

REKLAMA

Jak wyjaśnia dr inż. Arkadiusz Szczęśniak, aktualnie trwają prace nad narzędziami numerycznymi.

Chcemy przygotować modele, zrobić symulacje, żeby zbadać jak nasz stos będzie się zachowywał. Kolejnym krokiem będzie jego konstrukcja. Najpierw wszystkie elementy zewnętrzne, potem dołożymy te aktywne, złożymy całość i sprawdzimy, jak działa. Jeżeli testy wyjdą pomyślne, ostatnim etapem będzie przygotowanie dokumentacji, jak to zrobić w większej skali – dodaje dr inż. Arkadiusz Szczęśniak.

Jednocześnie naukowcy szukają rozwiązań, które pomogą zoptymalizować działanie urządzenia. W konkursie „YOUNG PW” realizowanym w ramach programu IDUB zespół naukowców otrzymał trzy granty na projekty związane z ogniwami. Jeden dotyczy takiego samego urządzenia jak ko-elektrolizer, ale działającego pod ciśnieniem.

Projekt „Opracowanie ko-elektrolizera MCE do syntezy paliw sztucznych” (COYOTE) jest realizowany od czerwca 2023 roku i potrwa trzy lata.

Katarzyna Poprawska-Borowiec

katarzyna.borowiec@gramwzielone.pl