Smart boblehåndtering kan gøre grøn brintproduktion mere effektiv

Grøn energiomstilling og europæisk klimaneutralitet i 2050 kræver store forandringer for mange sektorer. Ca. 3 pct. af verdens CO2-emissioner stammer i dag fra produktion af såkaldt grå brint, som er udvundet af naturgas. Det almindelige alternativ til dette er grøn brint, hvor strøm fra vedvarende kilder og vand bliver lavet om til brint gennem en proces kaldet elektrolyse.

Processen spalter vand til brint og ilt, som danner bobler i vandet. Boblerne er sådan set hovedproduktet af processen, men kan ved overdreven formation begrænse processens effektivitet. Faktisk forventer man, at bobleformation bliver den primære flaskehals i fremtidens stor-skala brintproduktion.

Derfor har adjunkt Pourya Forooghi fra Aarhus Universitets Institut for Mekanik og Produktion nu modtaget en bevilling på seks millioner kroner fra Villum Fondens Young Investigator-program til sit projekt, der netop går ud på at undersøge problemet og udvikle modelleringsværktøjer til smart boblehåndtering i fremtidens brintproduktion.

”Vi har en sværm af sub-millimeter bobler, som interagerer med hinanden og med den komplekse geometri af anode og katode, som typisk i dag er lavet af metallisk skum for at optimere processen. Vi har varmeoverførsel, elektrokemiske reaktioner og vand, der konstant strømmer ind i porerne i metalskummet. Det er et komplekst setup, og derfor er vi nødt til at forstå fysikken i dens helhed, før vi kan forudsige problemet og udvikle en metode, der kan afbøde overdreven ophobning af bobler,” siger Pourya Forooghi.

Hans projekt, der hedder ’Heat and Bubble Transport over Complex Solid Surfaces’, skydes i gang til sommeren og skal løbe i fem år. Et team på i alt fire forskere ledet af Pourya Forooghi skal arbejde på projektet.

Holdet vil bl.a. kombinere højtopløselige numeriske simuleringer og laboratorieeksperimenter for at kaste lys over problemets grundlæggende fysik, og målet er at udvikle pålidelige modelleringsværktøjer, der skal kunne håndtere overdreven bobleformation, og som samtidig skal kunne benyttes i mange andre tekniske sammenhænge, hvor bobledannelse er kernen i en problematik – fra kemiske reaktioner til reduktion af modstand på et skibsskrog.

”Vores energisektor har travlt med at omstille sig til en grønnere og mere bæredygtige pendant, og det kræver en fælles indsats fra forskere og ingeniører i samspil med industrien. Jeg synes, dette projekt er et godt eksempel på, hvordan vi kan løse en presserende samfundsudfordring med detaljeret grundlæggende fysisk viden, og jeg glæder mig til at komme i gang med projektet,” siger Pourya Forooghi.

Villum Fondens Young Investigator-bevillinger tildeles unge, talentfulde forskere i deres tidlige karriere, som har ambitioner om at skabe deres egen uafhængige forskningsidentitet og med potentiale til at bidrage væsentligt til videnskabelige fremskridt. Fonden har i alt afsat 126 mio. kr. til programmet i år.