• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Artikler fra Dansk KemiGrøn omstilling03. 10. 2023 | Heidi Thode

Er CO2 løsningen på H2-problemet?

Artikler fra Dansk KemiGrøn omstilling03. 10. 2023 | Heidi Thode

CO2 kan være det ideelle lagringsmiddel til H2.

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2023 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Læs originalartiklen her

Af Martin Nielsen, lektor og Anders Riisager, professor, DTU Kemi

En ny metode, hvor CO2 anvendes til at lagre H2 som en let håndterbar væske, er blevet udviklet. Netop H2 bliver et centralt molekyle i fremtidens energi- og transportsystemer, men det kommer med nogle praktiske udfordringer, da det er en brandfarlig gas. Ved at kombinere en katalysator, der kan aktivere H2 med en såkaldt ionisk væske, der kan opfange CO2, kan væsken myresyre fremstilles i en mild og energieffektiv proces, som i fremtiden måske kan benyttes til at opbevare og transportere H2 på en praktisk og anvendelig måde.

Brintens rolle i den bæredygtige omstilling
I fremtiden vil det mindste af alle kendte molekyler, H2 (brint), bidrage i større og større grad til den grønne omstilling på trods af, at H2 ikke findes i fri form naturligt på jorden [1]. Hydrogen er derimod et grundstof, som er indeholdt i alt organisk materiale samt vand, og det kommer til at spille en central rolle i den bæredygtige produktion af vidt forskellige materialer såsom stål, lægemidler, fødevarer, brændstof osv.
I dag er den grønne produktion af H2 en relativ gennemprøvet og veludviklet proces, for eksempel ved bæredygtig elektrolyse af vand. Samtidig beskrives der nærmest dagligt nye processer, hvor brint udnyttes til at lave for eksempel materialer eller brændstof eller bliver omdannet til elektrisk energi i brændselsceller under mere og mere optimale betingelser. Den største udfordring i dag er derfor ikke, hvordan vi skal producere eller udnytte grøn H2, men derimod hvordan vi opbevarer og transporterer brinten [2].

Brint skal opbevares og transporteres som en væske
Til store industrielle processer i EU vil der i fremtiden komme brint-rørføring, som vi kender det fra naturgas. Denne udbygning af et brint grid er allerede i gang, og den forventes at fortsætte de kommende årtier [3]. Men der vil også være en masse anvendelser, hvor det vil være mere praktisk, hvis brinten opbevares stationært og transporteres mobilt. Hvis dette gøres direkte med gasformig H2, vil den volumetriske energidensitet dog være så lav, at det ikke er generelt brugbart. Det vil simpelthen kræve alt for store gastanke.
Metoder, hvor brinten komprimeres til mindre volumen ved højt tryk eller køles, løser delvist det volumetriske energiproblem, men det kræver et stort energiforbrug (figur 1). Hvis man derimod katalytisk omdanner brinten til en væske, som i sig selv har et langt mindre volumen, og dermed høj energidensitet, er det muligt at opnå en proces, der bruger meget lidt energi. Det er sådan et katalytisk system, som netop er udviklet på Kemisk Institut på DTU i samarbejde med Antwerp University i Belgien [4].

Kemisk reaktion mellem kuldioxid og brint skaber ideelt bæremateriale
H2 lagringsystemet, der er udviklet, er en kombination af to kendte systemer med høj stabilitet: Katalysatoren Ru-MACHO [5], som er kendt for at aktivere H2 allerede ved stuetemperatur og meget lavt tryk af H2, og en særlig ionisk væske, som er kendt for at indfange CO2 igennem en kemisk reaktion mellem væsken og CO2 [6]. Dog er det første gang, at en ionisk væske bliver brugt til at bidrage aktivt i omdannelsen af CO2. Figur 2 illustrerer, hvordan både den ioniske væske og Ru-MACHO bruges aktivt som katalysatorer i omdannelsen af CO2 og H2 til myresyre.
Når Ru-MACHO og den ioniske væske kombineres, kan omdannelsen af CO2 og H2 til myresyre udføres ved stuetemperatur og helt ned til atmosfærisk tryk af de to gasser. I modsætning kræver andre lagringssystemer ofte meget mere ekstreme betingelser, såsom 80 bar CO2/H2 og temperatur på 70°C eller mere. Dette giver selvsagt enorme perspektiver i forhold til anvendelser såsom inden for transportsektoren, hvor det bliver realistisk at indtænke kemisk lagret H2 i især person- og lastbiler og eventuelt også skibe.

Det bedste fra homogen og heterogen katalyse
Ru-MACHO-katalysatoren er et veldefineret organometallisk kompleks, som er opløst i den ioniske væske. Den homogene katalysator har flere fordele overfor klassisk heterogen katalyse. Det er muligt at optimere katalytisk aktivitet og fintune den katalytiske selektivitet til at udføre præcist den ønskede omdannelse. Samtidig kan dette gøres under ikke særligt krævende betingelser, såsom stuetemperatur og atmosfærisk tryk. Alt dette er uhyre svært at opnå med heterogen katalyse, som dog alligevel ofte foretrækkes i industriel produktion af især proceskemikalier, da de heterogene katalysatorer ofte er meget stabile og nemme at adskille fra en reaktionsblanding eller produkt. Det er derfor særligt interessant, at Ru-MACHO/ionisk væske kombinationen giver et katalytisk system, der er stabilt i månedsvis og samtidig kan adskilles fuldstændig fra CO2 og H2.

Katalysatoren henter inspiration fra lægemiddelsyntese
Strukturen i katalysatoren Ru-MACHO er opbygget med overgangsmetallet ruthenium centralt placeret, og med en såkaldt PNP-pincer ligand som den vigtigste ligand. Pincer-liganden gør komplekset ekstraordinært stabilt, og samtidig indeholder en PNP-pincer en aminogruppe (N’et i PNP), der aktivt samarbejder med ruthenium til at aktivere H2 på samme måde, som man ser det i Noyori-type katalysatorer, der bruges til at hydrogenere organiske molekyler til at syntetisere lægemidler under milde betingelser (Nobelprisen i 2001). Det er denne kombination af en meget stabil type ligand og en H2-aktiveringsgruppe, der gør Ru-MACHO så effektiv til både at hydrogenere og dehydrogenere, og derfor anvendelig til disse formål.
Kemisk set sker der en heterolytisk spaltning af H–H bindingen i H2, hvorved en H+ og H– dannes. Denne polarisering aktiverer additionen af H2 til især polariserede dobbeltbindinger som C=O. Udfordringen med CO2 er dog, at molekylet består af to fuldstændigt symmetriske C=O-enheder (O=C=O), som derved udjævner hinandens polariseringer og gør molekylet meget ureaktivt. Denne manglende reaktivitet kan dog ændres af den ioniske væske.

Den ioniske væske: flydende salt
Systemets opløsningsmiddel, den ioniske væske, er et flydende salt, som fundamentalt set opfylder samme principper som bordsalt – det består udelukkende af ioner. Ioniske væskers ioniserede former bevirker, at væskerne praktisk talt ikke har noget damptryk og at de er nemme at isolere fra de fleste andre substanser. Samtidig er de også meget stabile, hvilket muliggør processer på industrielt niveau.
I modsætning til bordsalt (NaCI) som består af simple uorganiske natrium-kationer og klorid-anioner, består den anvendte ioniske væske af mere komplekse organiske imidazolium‑kationer og acetat-anioner, hvilket giver mulighed for at finjustere væskens egenskaber. I dette tilfælde er imidazolium-kationen designet til at indfange CO2 ved kemisk at binde til det og derved forårsage en lavere symmetri i molekylet. Acetat-anionen deprotonerer myresyren, hvilket får termodynamikken til at drive reaktionen mod produktsiden.

Perspektiverne er grønne
Det beskrevne system er patenteret og videreudvikles mod kommercialisering i samarbejde med en international kemisk virksomhed. Samtidig arbejdes der på at udvikle et næstegenerationssystem, hvor både lagringen af H2 med CO2 til myresyre og frigivelsen af H2 fra myresyre er hurtigere. Indfangning af CO2 forventes også at kunne effektiviseres yderligere, hvilket giver endnu flere nye anvendelsesperspektiver.

E-mail:
Martin Nielsen: marnie@kemi.dtu.dk
Anders Riisager: ar@kemi.dtu.dk

Referencer
1. Hydrogen – a carbon-free energy carrier and commodity, A. van Wijk in partnership with Hydrogen Europe November 2021.
2. Liquid organic hydrogen carriers for transportation and storing of renewable energy – Review and discussion. P.T. Aakko-Saksaa, C. Cook, J. Kiviaho, T. Repo, J. Power Sources 2018, 396, 803-823.
3. How a dedicated hydrogen infrastructure can be created. A. Wang, K. van der Leun, D. Peters, M. Buseman, European Hydrogen Backbone 2020, 24.
4. Versatile CO2 hydrogenation-dehydrogenation catalysis with a Ru-PNP/ionic liquid system. L. Piccirilli, B. Rabell, R. Padilla, A. Riisager, S. Das, M. Nielsen, J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 5655-5663.
5. Catalytic hydrogenation of esters. Development of an efficient catalyst and processes for synthesising (R)-1,2-propanediol and 2-(1-menthoxy)ethanol. W. Kuriyama, T. Matsumoto, O. Ogata, Y. Ino, K. Aoki, S. Tanaka, K. Ishida, T. Kobayashi, N. Sayo, T. Saito, Org. Process Res. Dev. 2012, 16, 166-171.
6. Demonstration of chemisorption of carbon dioxide in 1,3-dialkylimidazolium acetate ionic liquids. G. Gurau, H. Rodríguez, S.P. Kelley, P. Janiczek, R.S. Kalb, R.D. Rogers, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 12024-12026.

FAKTABOKS:
Når de to gasser CO2 og H2 reagerer i forholdet 1:1, dannes der den relativt uskadelige væske myresyre, som nemt kan opbevares og transporteres. Et organisk molekyle, som lagrer H2, kaldes Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC), og denne teknologi anses for at have store perspektiver i et fremtidigt brintbaseret samfund.

Skrevet i: Artikler fra Dansk Kemi, Grøn omstilling

Seneste nyt fra redaktionen

Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

BranchenytMedicinalkemiOrganisk kemiTop12. 10. 2026

Nogle molekyler, såsom aminosyrer, findes i to varianter, der er hinandens spejlbilleder. Levende organismer indeholder imidlertid kun det ene af disse spejlbilleder. Hvordan en sådan kemisk asymmetri kunne være opstået, har længe været et mysterium for kemikere. Henri B. Kagan og Kenso Soai blev i

Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

AktueltBiologi12. 10. 2026

Alt er anderledes i rummet – også hvordan tarmene fungerer. Forstoppelse er en kendt bivirkning ved rumfart, men indtil nu har man vidst utroligt lidt om, hvorfor det sker. Nu har forskere fra Københavns Universitet i et samarbejde med NASA undersøgt blod fra astronauter og har et bud på, hvorfor

Grundstoffer med kant

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

Thomas Just Sørensen: Universets byggeklodser. 283 sider. Boganmeldelsen er bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Anmeldt af Søren Kiil, professor, DTU Kemiteknik Det periodiske system er kemiens

Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 10. 2026

Ny viden og avanceret testning skal sikre mere holdbare og bæredygtige beskyttelsessystemer til fremtidens infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Ziyou Li, Joshua

Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi07. 10. 2026

Tekstureret vegetabilsk protein bruges til at fremstille plantebaserede kødanaloger. pH og ionstyrke påvirker proteiners konformation og interaktion med vandmolekyler, så vi satte os for at undersøge, hvordan pH og ionstyrke påvirker rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein. Artiklen har

Hvad skal kalken bruges til?

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Fra en brønd på en jysk mark til borekerner i kælderen under Aarhus Universitet: 55 millioner år gammel vulkansk aske kan måske hjælpe med at gøre CO₂ til sten. Samtidig forsøger dansk industri at vende kalkens gamle kulstofkredsløb på hovedet. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og

Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

Artikler fra Dansk KemiOrganisk kemi07. 10. 2026

Ved at udnytte at reaktionen mellem formaldehyd og d-Biotin (et vitamin, og et naturligt forekommende N,N'-dialkylurinstof) er reversibel, kan oligomeriseringsreaktionen guides ved at tilsætte en templat. I dette bidrag forklarer jeg, hvordan dette er blevet udnyttet til at syntetisere makrocykler,

“I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

I dybden med kemi af Lone Brun Jakobsen og Klædt på til skriftlig kemi af Lone Brun Jakobsen m.fl. Begge udgivelser på Nucleus Forlag ApS, 2026, 1. udgave, 1. oplag. Boganmeldelsen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder (læs

Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

Analytisk kemiArtikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Hvordan kan nogle af jordskorpens mest almindelige metaller omdanne lys til kemisk energi, og hvilke udfordringer skal løses, før de kan erstatte ruthenium og iridium i fremtidens lysdrevne teknologier? Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer

Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Kvantekemi gav os evnen til at forstå kemiske processer på atomart niveau. AI gør det nu muligt at anvende denne forståelse på realistiske og komplekse systemer. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis

Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her
This message is only visible to admins.
Problem displaying Facebook posts. Backup cache in use.
Click to show error
Error: (#200) Provide valid app ID Type: OAuthException

Læs også magasinet Dansk Kemi

Nyeste udgave af magasinet "Dansk Kemi" kan læses online, ved at klikke på bladforsiden.
Herfra er der desuden adgang til online-arkivet med tidligere udgivelser.

Seneste Nyheder

  • Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

    12.10.2026

  • Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

    12.10.2026

  • Grundstoffer med kant

    07.10.2026

  • Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

    07.10.2026

  • Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

    07.10.2026

  • Hvad skal kalken bruges til?

    07.10.2026

  • Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

    07.10.2026

  • “I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

    07.10.2026

  • Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

    07.10.2026

  • Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

    07.10.2026

  • Fra elastik til batteri

    07.10.2026

  • Ny erfaren institutdirektør på DTU Kemi

    06.10.2026

  • 30 års overvågning viser, at antibiotikaresistens kan presses tilbage

    05.10.2026

  • Spiseolier – de onde, de gode og den virkelig gode

    29.09.2026

  • Gekkoen kan hele sit hjerte uden arvæv

    29.09.2026

Alle nyheder ›

/Brochurer
/White papers

  • Ergonomi og sikkerhed brochure
  • Renseanlæg-katalog
  • Biogaskatalog
  • Celledyrkningskatalog
  • Minikatalog
Se alle ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia ApS
Gammel Strandvej 20, 1th
DK - 2990 Nivå
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk

Privatlivspolitik
Cookiepolitik
Administrer samtykke
For at give dig de bedste oplevelser bruger vi teknologier som cookies til at gemme og/eller få adgang til enhedsoplysninger. Hvis du giver dit samtykke til disse teknologier, kan vi behandle data som f.eks. browsingadfærd eller unikke ID'er på dette websted. Hvis du ikke giver dit samtykke eller trækker dit samtykke tilbage, kan det have en negativ indvirkning på visse funktioner og egenskaber.
Funktionsdygtig Altid aktiv
Den tekniske lagring eller adgang er strengt nødvendig med det legitime formål at muliggøre brugen af en specifik tjeneste, som abonnenten eller brugeren udtrykkeligt har anmodet om, eller udelukkende med det formål at overføre en kommunikation via et elektronisk kommunikationsnet.
Præferencer
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for det legitime formål at lagre præferencer, som abonnenten eller brugeren ikke har anmodet om.
Statistikker
Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til statistiske formål. Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til anonyme statistiske formål. Uden en stævning, frivillig overholdelse fra din internetudbyders side eller yderligere optegnelser fra en tredjepart kan oplysninger, der er gemt eller hentet til dette formål alene, normalt ikke bruges til at identificere dig.
Marketing
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for at oprette brugerprofiler med henblik på at sende reklamer eller for at spore brugeren på et websted eller på tværs af flere websteder med henblik på lignende markedsføringsformål.
  • Vælg muligheder
  • Administrer tjenester
  • Administrer {vendor_count} leverandører
  • Læs mere om disse formål
Vælg fra liste
  • {title}
  • {title}
  • {title}