US2025083954A1 - Piroliza metanu do produkcji wodoru

Tytuł: METHANE PYROLYSIS FOR PRODUCTION OF HYDROGEN

Data publikacji: 13 marca 2025

Patent US2025083954A1 dotyczy innowacyjnej metody produkcji wodoru poprzez katalityczny rozkład metanu (pirolizy metanu). Głównym celem tego patentu jest opracowanie efektywnego i ekologicznego sposobu wytwarzania wodoru bez emisji dwutlenku węgla. Patent opisuje proces, w którym węglowodory, głównie metan, są rozkładane w obecności specjalnie zaprojektowanych katalizatorów w warunkach beztlenowych, co prowadzi do produkcji czystego wodoru i stałego węgla jako produktu ubocznego.

Kluczowym elementem opisanym w patencie jest zastosowanie nowatorskich katalizatorów. Patent przedstawia dwa główne typy katalizatorów: katalizator oparty na piasku oraz katalizator oparty na związkach aluminium. Katalizator piaskowy składa się z piasku (zawierającego m.in. SiO2, Al2O3, Fe2O3) zmieszanego z proszkiem żelaza, podczas gdy katalizator aluminiowy zawiera tlenek niklu i glinian wapnia. Te innowacyjne katalizatory są zaprojektowane tak, aby zwiększyć efektywność procesu rozkładu metanu i poprawić selektywność reakcji w kierunku produkcji wodoru.

Proces opisany w patencie odbywa się w reaktorze, który jest całkowicie pozbawiony tlenu i wody. Jest to kluczowe dla uniknięcia produkcji niepożądanych produktów ubocznych, takich jak CO2 czy CO. Reaktor jest wstępnie oczyszczany gazem obojętnym (np. azotem lub argonem) w celu usunięcia wszelkich śladów tlenu i wilgoci. Następnie wprowadzany jest węglowodór (najczęściej metan), który reaguje z katalizatorem w temperaturach od 300°C do 1200°C, w zależności od zastosowanego katalizatora i pożądanej wydajności procesu.

Patent obejmuje również innowacyjne rozwiązania w zakresie separacji produktów reakcji. Po rozkładzie metanu, powstały wodór jest oddzielany od stałego węgla za pomocą zaawansowanych technik separacji, takich jak cyklony czy membrany separacyjne. Stały węgiel, który jest produktem ubocznym reakcji, może przybierać różne formy, w tym nanostruktury węglowe (np. nanorurki), co potencjalnie zwiększa wartość ekonomiczną całego procesu.