Supertynne metallmembraner separerer hydrogen raskere enn alle andre metoder. 20 år etter at SINTEF fikk det første patentet, står selskapene i kø for å bruke løsningen.
Hydrogen skal overta for olje og drive alt fra lastebiler til cruiseskip. For å lage rent hydrogen, trengs det et metall som er mer verdifullt enn gull. Thijs Peters har forsket på tynne membraner av palladium i 15 år. Nå er naturgass- og biogasselskapene klare til å ta i bruk løsningen i stor stil.
Membraner som filter
– Vi har holdt på lenge med den spesielle membranteknologien som separerer hydrogen fra andre gasser ved høy temperatur. Patentene våre er fra perioden 2000 til 2006, forteller Peters. Han er forsker ved SINTEF Industri.
Det SINTEF-forskerne har utnyttet, er at palladium slipper gjennom hydrogen. Thijs Peters sammenligner det med et kaffefilter:
– Atomene i palladium danner en gitterstruktur. Et hydrogenatom er så lite at det komme seg gjennom hulrommene i dette gitteret. Andre gasser klarer det ikke. Det blir som at kaffefilteret skal tillate kaffen å komme gjennom, mens gruten holdes igjen, forklarer han.
Supertynn film
At palladium slipper gjennom hydrogen, er ikke nytt. Det nye som SINTEF har gjort, er å klare å lage veldig tynne filmer av metallet.
– Det gjør vi ved hjelp av en metode som kalles «sputtering», sier seniorforsker Marit Stange ved SINTEF Industri. Det vil si at atomene «sparkes løs» fra et utgangsmateriale, ofte en metallbit. Det skjer i vakuum. Så avsettes atomene på et substrat – et underlag – som en tynn film.
Filmene er noen tusendels millimeter tykke. Når filmen er tynn, så strømmer hydrogenet raskere gjennom den. Det gjør det enklere å lage mye hydrogen på kort tid og på mindre areal. Dessuten reduserer det forbruket av det dyre metallet betraktelig: Palladium er dyrere enn gull.
– Membranene må være tynne, men likevel defektfrie. Med én gang det blir defekter i filmen, klarer andre gasser å komme gjennom – akkurat som gruten slipper gjennom hvis kaffefilteret revner, sier Thijs Peters.
Kommersielle kunder
Målet er at en slik membran skal være i drift i flere år. Nå har det trondheimsbaserte firmaet Hydrogen Mem-Tech lisensiert rettighetene til å bruke teknologien til å produsere hydrogen fra naturgass.
Der SINTEF har utviklet metoden og testet den i liten skala, har Hydrogen Mem-Tech kjørt piloter i større skala de siste fire årene – blant annet på metanolanlegget til Equinor på Tjeldbergodden.
– Omsider har vi kommet oss dit at vi har kommersielle kunder og et produkt som verden tilsynelatende er interessert i, sier daglig leder Thomas Reinertsen i Hydrogen Mem-Tech.
– Vi har tenkt det før, også, at hydrogenmarkedet skulle ta av, men jeg tror ikke det har vært så godt fundert som denne gangen. Nå er det veldig mange som ser på hydrogen som en del av løsningen på klimaproblemene. Vi merker det på de henvendelsene som kommer til selskapet: Det er konkrete prosjekter på gang.
Hydrogen fra gass
Han forteller om både transport, olje- og gassindustrien, jern- og stålproduksjon, kjemisk industri, matproduksjon og energi, oppvarming og matlaging i de delene av verden som bruker gass. Bruksområdene er mange – Reinertsen er spent på å se hvilke markeder som kommer til å ta i bruk løsningen i praksis.
I første omgang skal Agri-E fra Sandnes bruke teknologien til å produsere hydrogen fra biogass og bruke den til drivstoff i landbruket. Prototech i Bergen skal produsere hydrogen til skipsfarten fra naturgass.
– Det tette samarbeidet med SINTEF og det norske virkemiddelapparatet, det er en veldig fin kombinasjon. Dette er det mest virkningsfulle verktøyet vi har slik at ikke all teknologiutvikling skjer på utenlandske hender, sier Thomas Reinertsen.
Forsker videre på membranene
På laboratoriet til SINTEF i Oslo forsker Thijs Peters og kollegene hans videre på andre mulige måter å bruke palladium-membraner på. Han bruker ammoniakk som et eksempel:
– Når du skal produsere hydrogen fra naturgass, så blir det igjen CO₂ og vanndamp etter at du har separert ut hydrogenet. Produseres hydrogen fra ammoniakk blir det bare igjen nitrogen, og det kan slippes rett ut, forklarer han.
Da må forskerne sjekke om membranen tåler ammoniakk over tid. Ammoniakk angriper de fleste metaller, og spørsmålet er hvordan den gassen vil påvirke membraner av palladium.
Og for ordens skyld: Når palladium-membraner brukes til å produsere hydrogen fra naturgass eller biogass, så gjør den samtidig at det blir mulig å fange klimagassen CO₂ i stedet for å slippe den ut.
Hva synes så forskeren om at andre kommer inn og omsetter resultatene hans til business?
– Det er bare bra. Da har man jo bidratt. Vi er helt nødt til å gjøre noe. Vi vet ikke hvilken teknologi som til slutt blir viktigst for å redusere klimagassutslippene, men dette er en av teknologiene som kan gjøre det, sier Thijs Peters.
