绿色氢被视为能源和移动革命的希望灯塔，但尚不适合大规模生产。有几个原因。目前，氢的生产主要集中于化石原料。然后必须在昂贵且耗能的过程中对其进行压缩或液化，以便运送到例如加油站。那里需要具有高投资成本的昂贵基础设施来储存大量氢气。
因此，对于全国范围的氢供应，分散生产在未来将是必不可少的，并且理想情况下将使用当地可用的可再生能源实现气候中和。2020 年，由工艺工程师 Viktor Hacker 领导的格拉茨科技大学 (TU Graz) 研究人员与位于格拉茨的初创公司 Rouge H2 Engineering 共同提出了一种可持续的分散制氢工艺，即所谓的“化学-循环氢法”。获得多项奖项的研究成果已经形成了一个紧凑的现场按需工厂，可以从沼气、生物质或天然气中生产氢气。
现在 Hacker 和他的团队再次让人们坐起来注意。这次是关于持续项目Biogas2H2的具体结果。在世界上最大的工业相关示范工厂之一，他们直接在现有的沼气工厂从真正的沼气中生产高纯度氢气，其中包括气体中存在的所有杂质。该项目由奥地利研究促进局 FFG 资助。
施蒂利亚州南部沼气中的氢气
“我们证明了化学循环系统可以集成到现有的沼气厂中。用于燃料电池的高纯度氢气是由真正的沼气生产的，不仅在实验室中，而且实际上是在工业规模上生产的，”TU Graz 化学工程与环境技术研究所的 Viktor Hacker 解释说。真正的沼气——来自猪粪、甘油相、青贮玉米和谷物残留物的甲烷气体——来自施蒂里亚南部的公司 Ökostrom Mureck GmbH。在那里，他们对这个额外的支柱非常感兴趣。董事总经理卡尔·托特 (Karl Totter) 表示，除了电力之外，沼气产生绿色氢以实现可持续移动的选择当然非常令人兴奋。
Rouge H2 Engineering 和 TU Graz 于 2021 年夏季在该公司位于穆雷克的场地内建造了示范工厂，并将在 10 月底之前投入运行以进行测试。10 千瓦的工厂将大约 1% 的沼气流量(大约每分钟 30 升)与蒸汽混合。混合物流入工厂的反应器。在那里，沼气被重整并产生合成气。该气体随后将氧化铁还原成铁。然后蒸汽进入反应器，将铁重新氧化回氧化铁。这会释放出纯度为 99.998% 的氢气。
准备用于商业用途
这种熨斗/蒸汽工艺可实现 75% 的效率。“如果我们将 Mureck 沼气厂的整个沼气流量(约 480 立方米/小时)通过相应升级的化学循环工厂引导，而不是 1%，那么我们甚至可以达到 3 兆瓦的氢气生产车间。这意味着该技术现已准备好用于商业用途。我们还可以从真正的沼气中大规模生产分散的氢气。它所需要的只是我们工厂的一点空间。因此，我们对来自沼气行业的订单持开放态度，即刻生效，”Rouge H2 项目经理 Gernot Voitic 强调说。
这种分散生产也对生产价格产生积极影响，从而对氢的购买价格产生积极影响。Hacker 补充道：“目前，加油站提供的氢气价格为 10 欧元/公斤。作为我们研究项目一部分的技术经济分析预测，从我们的过程中分散生产的氢的具有竞争力的氢价格为 5 欧元/公斤。这使得该工艺与电解(5-12 欧元/千克氢气)等其他技术相比具有竞争力。
压力问题
该技术已被证明有效，也可以顺利集成到现有的沼气厂中。然而，关于全国可用性的关键问题仍然存在。其中包括：未来应该如何处理氢气?以及：谁将率先采取行动?
除了从沼气生产氢气的工厂外，还安装加氢站的想法是显而易见的。但问题的关键是氢动力汽车目前必须在 700 巴的压力下加油，“为了将尽可能多的氢放入尽可能小的罐中，从而实现有吸引力的续航里程，”维克多·哈克解释说.化学循环装置在高达 100 bar 的压力下生产氢气，该压力相对较高，但不足以补充燃料。将氢气压缩到 700 bar 既棘手又昂贵。“这种压缩必须在某个地方进行，要么直接在生产现场，要么最迟在加气站进行，当然也可以向加气站供应瓶装氢气。成本会增加，这让我们再次回到泵价上。”
从技术上讲，这种压缩不是必需的：原则上，燃料电池汽车也可以在仅 2 巴的压力下行驶——只是不会太远。因此，直接在沼气厂进行分散式制氢将有助于缩短行程，例如用于氢气牵引车(目前市场上甚至没有)或用于氢动力储存车辆，如叉车。
使用“前沼气厂”氢气的其他可能性是将其填充到气瓶中以供进一步运输，将氢气管道直接铺设到配备燃料电池的家庭，或将其用于工业过程。对于大四和大三的 Karl Totter 来说，Ökostrom Mureck GmbH 的道路非常清晰：“我们完全可以想象使用我们的沼气生产氢气，并在我们的场地上增加一个相应的工厂。但是必须有人从我们这里购买氢气。在需求方面，仍然需要一些动作，以便我们能够采取这一投资步骤。”
对于 TU Graz 的氢研究，现在不再是技术的具体应用——这就是 Rouge H2 Engineering 的用武之地——而是关于它的进一步发展。具体来说，项目Acceptor(由奥地利科学基金 FWF 资助)于 2021 年 9 月启动，其中 Hacker 和他的团队将专注于反应堆中铁基材料的可扩展使用寿命。
