Den första termodynamiskt reversibla kemiska reaktorn som kan producera väte som en ren produktström representerar ett "omvandlingssteg" framåt i den kemiska industrin, hävdar författarna till en ny studie.

Den nya reaktorn, beskrivs idag i den prestigefyllda akademiska tidskriften Naturkemi , undviker att blanda reaktantgaser genom att överföra syre mellan reaktantströmmar via en syrereservoar i fast tillstånd.

Denna reservoar är utformad för att förbli nära jämvikt med de reagerande gasströmmarna när de följer sin reaktionsbana och behåller således ett "kemiskt minne" av de förhållanden som den har utsatts för.

Resultatet är att väte produceras som en ren produktström, undanröja behovet av kostsam separation av slutprodukterna.

Leds av Newcastle University, STORBRITANNIEN, forskningen involverade experter från universiteten i Durham och Edinburgh och European Synchrotron Radiation Facility i Frankrike, och finansierades av Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC).

Professor Ian Metcalfe, huvudförfattare och professor i kemiteknik vid Newcastle University sa:

"Kemiska förändringar utförs vanligtvis via blandade reaktioner där flera reaktanter blandas ihop och värms upp. Men detta leder till förluster, ofullständig omvandling av reaktanter och en slutlig blandning av produkter som behöver separeras.

"Med vår väteminnesreaktor kan vi producera ren, separerade produkter. Man kan kalla det den perfekta reaktorn."

Det mest förekommande elementet i universum

Väte är det vanligaste grundämnet i universum. Produceras genom spjälkning av vattenmolekyler, övergången till förnybar energi har lett till en ökning av så kallat "grönt väte".

Väte är ett rent och användbart energilager och kan användas som bränsle, för att generera el och kan lagras och transporteras via gasnäten.

Alla processer – vare sig de är kemiska, mekaniska eller elektriska - är termodynamiskt irreversibla, och är mindre effektiva än de annars skulle kunna vara.

Detta innebär att i traditionella kemiska reaktorer när väte produceras måste det separeras från andra produkter, en process som är både kostsam och ofta energikrävande.

Beskriver deras nya system, teamet demonstrerar en kemisk reaktor som för första gången kan närma sig termodynamiskt reversibel drift.

Reagerar vatten och kolmonoxid för att generera väte och koldioxid, systemet förhindrar också att kol transporteras in i väteproduktionsströmmen som kolmonoxid eller koldioxid, på så sätt undviker kontaminering av produkten.

Att "vända" behållaren lite som en strömbrytare, teamet visade att det är möjligt att uppnå hög omvandling i systemet så att koldioxid och väte produceras i vardera änden av reaktorn som rena produkter.

"Medan konventionell väteproduktion kräver två reaktorer och en separation, vår reaktor utför alla steg i en enhet, ", tillägger professor Metcalfe.

"Och medan vi demonstrerar konceptet med väte, minnesreaktorkonceptet kan också tillämpas på andra processer."