Udvikling af cracker teknologi
I AFLOAT tilsætter vi brint til ammoniakken for at forbedre brændstoffets forbrændingsevne. Men fordi brint enten skal opbevares ved høje tryk eller meget lave temperaturer, er det vanskeligt at opbevare ombord på skibet i store mængder. Derfor udvikler vi teknologier, der kan ”cracke”, det vil sige spalte, ammoniak og dermed fremstille brinten direkte ombord.
Hjertet i denne løsning er selve crackeren – en varmeveksler, der er udstyret med et indvendigt katalysatorlag. Her spaltes ammoniak ved hjælp af varme og katalyse til brint og kvælstof. Brinten kan derefter blandes med ammoniakken og bruges som optimalt brændstof i motor eller kedel.
Udviklingen af katalysator og cracker sker i et tæt samarbejde mellem materialeforskere, procesteknikere og marineteknologer, så den færdige løsning fungerer optimalt og sikkert i praksis.
Udvikling af katalysatoren
En stor udfordring er, at de mest effektive katalysatorer til ammoniak-spaltning traditionelt indeholder sjældne og meget dyre ædelmetaller, som ruthenium. I AFLOAT arbejder vi derfor aktivt på at udvikle og teste katalysatorer baseret på mere tilgængelige metaller som kobolt og jern – uden at gå på kompromis med effektivitet, holdbarhed eller modstandsdygtighed overfor vandindholdet i ammoniak, der bruges som brændstof.
Design og test af krakkeren
Sideløbende udvikler vi selve crackeren, så varmeveksleren og katalysatoren er fuldt integreret, og enheden kan fungere stabilt, sikkert og effektivt under de barske betingelser på moderne skibe. Crackeren skal kunne levere høj effektivitet ved forskellige belastninger og temperaturer, være modstandsdygtig overfor korrosion, og designes, så den passer til de fysiske rammer og sikkerhedskrav på et skib.
Foreløbige resultater
Ny katalysator leverer effektiv brint fra ammoniak – også ved lav temperatur
I AFLOAT er der udviklet en helt ny kobolt-baseret katalysator, der er tilsat barium, til spaltning af ammoniak til brint. Det særlige ved denne katalysator er, at den giver et højt brintudbytte allerede ved lave temperaturer (f.eks. 450 °C), hvilket gør spaltningsprocessen både nemmere og mindre energikrævende. Katalysatoren matcher effektiviteten fra nogle af de dyreste katalysatorer på markedet, som normalt er fremstillet af sjældne metaller som ruthenium.
Læs mere i Energy & Environmental Science
Katalysatoren forbliver aktiv, selv når der er vand til stede
I praksis indeholder ammoniak ofte små mængder vand, hvilket typisk kan hæmme katalysatorens ydeevne. Work Package 2 har testet den nye kobolt-baserede katalysator under disse forhold og fundet, at den forbliver meget aktiv – i modsætning til de fleste gængse brugte katalysatorer, som bliver markant forringet. Denne vandtolerance er en stor fordel for praktisk brintproduktion, da det betyder færre rensetrin, lavere omkostninger og mindre kompleksitet. Resultaterne viser, at katalysatoren ikke kun er effektiv, men også robust og klar til anvendelse i virkelige systemer.
Crackerteknologi på 1 kW skala leverer lovende resultater
AFLOAT-projektet har med stor succes testet første generation ammoniak-crackere på 1 kW skala ved hjælp af etableret teknologi leveret af Alfa Laval og modificeret i samarbejde med DTI. Disse enheder anvender kommercielt tilgængelige ruthenium-baserede katalysatorer til at spalte ammoniak til brint og nitrogen ved høje temperaturer. Testresultaterne viser høj konvertering ydeevne med op til 97% konvertering af ammoniak på laboratorieskala. Prototypen er blevet systematisk evalueret på tværs af forskellige driftsparametre for at optimere ydeevnen og etablere baseline-data til fremtidig udvikling.
Denne succesfulde 1 kW skala test repræsenterer en afgørende milepæl, der giver væsentlig driftserfaring og data til benchmarking. Resultaterne med konventionelle ruthenium-katalysatorer vil tjene som referencepunkt for at evaluere de forventede forbedringer fra projektets innovative kobolt-baserede katalysator i næste generations designs
Synergien mellem Alfa Lavals industrielle ekspertise og DTI’s tekniske modificeringer af allerede etablerede løsninger har været afgørende for at opnå disse lovende målinger og etablerer et solidt fundament for at integrere den nye katalysatorteknologi, der er udviklet af DTU Fysik.