Wodór coraz częściej postrzegany jest jako paliwo przyszłości. W ostatnich dwóch dekadach znacząco wzrosło zainteresowanie nim jako źródłem energii, głównie z powodu konieczności ograniczenia emisji gazów cieplarnianych. Badania nad wodorem prowadzi Łukasiewicz – ICiMB

Łukasiewicz – ICiMB | | Wydarzenia 

Paliwo wodorowe określane jest jako zeroemisyjne (przy spalaniu w tlenie), ponieważ jedynym głównym produktem spalania jest woda w postaci pary. Dlatego wodór, ze względu na swoje właściwości chemiczne i fizyczne, może być alternatywą dla paliw kopalnych. Zastępowanie paliw konwencjonalnych mieszaninami wzbogaconymi wodorem lub – docelowo – czystym wodorem dotyczyć będzie przede wszystkim branż wykorzystujących wysokotemperaturowe, a tym samym energochłonne procesy. Należą do nich m.in. energetyka przemysłowa, przemysł stalowy, metalurgiczny, odlewniczy, cementowy, koksowniczy, a także produkcja szkła, wyrobów ceramicznych i materiałów budowlanych, w tym modułowych i ogniotrwałych.

Łukasiewicz – Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych (Łukasiewicz – ICiMB) jako jedyny w Europie dysponuje stanowiskiem badawczym w skali półtechnicznej, umożliwiającym realizację zleceń i projektów dotyczących wpływu atmosfery gazowej pieca, wynikającej ze spalania lub współspalania wodoru, na właściwości wyrobów metalicznych i niemetalicznych. To właśnie one są podstawowymi materiałami budowlanymi i konstrukcyjnymi w wielu gałęziach przemysłu. Stanowisko Łukasiewicz – ICiMB wyposażono w komorę spalania o objętości 1 m³, przystosowaną do pracy w temperaturze do 1750 °C. Jako paliwo stosowany jest wodór z tlenem lub mieszaniny wodór/tlen/gaz ziemny/powietrze w dowolnym udziale procentowym. Dzięki temu przedsiębiorcy mogą uzyskać odpowiedzi na kluczowe pytania:

• w jaki sposób zastosowanie wodoru jako paliwa wpłynie na procesy technologiczne, a także na wytwarzane produkty i materiały,
• jakie konsekwencje niesie ze sobą wykorzystanie paliwa wodorowego w istniejących instalacjach, urządzeniach i technologiach,
• jakie modyfikacje należy wprowadzić, aby wodór mógł być stosowany jako paliwo zeroemisyjne.

Bezpieczne testowanie wodoru na pracujących instalacjach przemysłowych wiązałoby się z ryzykiem spadku wydajności lub wstrzymania produkcji, dlatego stworzenie półtechnicznego stanowiska badawczego było kluczowe.

Choć sam proces spalania wodoru jest ekologiczny, zarówno wodór, jak i para wodna będąca produktem spalania mogą negatywnie oddziaływać na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych: kotłów energetycznych, pieców cementowych, wanien szklarskich, pieców do wypalania ceramiki, konwertorów czy kadzi stalowniczych. Szczególnie narażone są glinokrzemianowe materiały ogniotrwałe – dobrze znane jest zjawisko redukcji SiO₂. Doświadczenia Instytutu potwierdzają, że nawet niewielkie stężenia wodoru, oddziałujące przez dłuższy czas, prowadzą do destrukcji wyłożeń zawierających krzemionkę. Wiadomo również, że obecność wodoru i przegrzanej pary wodnej w piecu wodorowym może działać destrukcyjnie na zasadowe wyłożenia oraz wypalane w nich wyroby.

Wstępne wyniki badań prowadzonych przez Łukasiewicz – ICiMB na piecu wodorowym są jednak bardzo obiecujące. Wysoka sprawność palników spalających wodór oraz odpowiednio zamodelowane przepływy spalin sprawiają, że procesy korozji wodorowej zachodzą znacznie wolniej, niż wynikałoby to z danych literaturowych. Zaobserwowano również niższe temperatury na pancerzu pieca w porównaniu do ogrzewania gazem ziemnym, co może mieć znaczenie przy projektowaniu warstw izolacyjnych nowych instalacji.

Co jeszcze pokażą testy wypału w piecu wodorowym i analizy próbek po takich procesach – tego jeszcze nie wiemy. Pewne jest jednak, że Łukasiewicz – ICiMB jako jednostka badawcza nie może doczekać się kolejnych etapów prac.

Katarzyna Stec, Łukasiewicz – ICiMB