NH3 bushreaktor 18/19

Vi prøvede at fremstille hydrogen via elektrolyse, men det viste sig at kræve store mængder strøm, og at være en langsommelig proces. Vi havde samtidig lavet et forsøg, hvor vi testede hvor meget strøm vores solceller kunne lave, og kom til den konklusion at vi ikke kunne få nok strøm til reaktoren via solceller, og at elektrolyse heller ikke kunne betale sig. Vi gik derefter igang med at undersøge andre former for vedvarende energi, og hvordan vi kunne udvinde N2 fra luften.

Dette er et billede af elektrolyse forsøget.

 

 

 

 

 

 

Vi overvejede forskellige metoder til udvinding af N2, bl.a. air seperation units der ved nedkøling og opvarmning af luften, kan skille de forskellige gasser ad, men kom frem til at et membran filter og membran generator er den smarteste løsning. Det gik op for os at vi ville kunne få solceller der er meget stærkere til reaktorene end dem vi har, og at elektrolyse alligevel er den bedste løsning da reaktoren ikke vil være særlig stor og derfor heller ikke kræve ligeså meget hydrogen som en almindeligt ammoniak fabrik.

Vi er blevet enige om at vi vil bruge solceller til strøm for elektrolyse og andre ting, mens vi har valgt at bruge heliostater med spejle til at genere nok varme til reaktionen i reaktoren, da de kan koncentrere nok energi fra solen til at opnå de høje grader der skal bruges for reaktionen.

Vi starter med at opsamle strømmen via solceller og pumpe noget vand op til elektrolysekaret, vandet går igennem et filter på vejen. Efter vandet er blevet delt i hydrogen og oxygen, samler vi hydrogenen som bliver brugt efter.
Vi bruger en membran generator til at opsamle kvælstof fra luften gennem et membran filter.
Derefter kan vi samle de to gasser og pumpe dem gennem generatoren hvor de bliver opvarmet og binder sig til NH3.

 

Her ses en af de første tegninger af NH3 reaktoren.

 

 

 

 

 

Vi fandt en solcelle i skuret, og prøvede at få den op og køre, så vi kunne teste hvor meget strøm vi kunne få ud af et bestemt areal, under forskellige forhold. Solcellen manglede dog et output til strømmen, så vi googlede nogle forskellige solceller og hvor gode de var under bestemte forhold. Vi fandt ud af at tracing tråde er meget effektive til opvarmning af reaktorer, og ikke kræver særlig meget strøm, så vi droppede ideen med heliostater da det ville være mere besværligt.

Vi lavede et forsøg hvor vi fremstillede NH3 ud fra N2 og H2. Vi brugte et brændrør rør som vi puttede katalysatorer i, så de fyldte 2cm. derefter tog vi en lille tot glasuld på hver side, så katalysatorerne ikke rykkede sig. Vi puttede en prop i hver ende med en urinpose i. Den ene pose fyldte vi op med 1/4 N2 og 3/4 H2. Derefter varmede vi katalysatorerne op med en bundselbrænder, og pressede luften fra den ene pose til den anden. Det gjorde vi 5-6 gange indtil det blev til NH3.

 

Der var besøg af Haldor Topsoe medarbejderne der introducerede os til projektet, de sagde at membran filteret ikke ville kunne fjerne O2 fuldstændig fra luften, så vi overvejede at bruge en anden metode for at udvinde N2, men vi kom frem til at vi ville bruge et ilt filter bestående af jern.

Vi blev enig om at hele fabrikken skal kunne være i en 20 fods container, da det vil være nemt og billigt at transportere.

Vores endelige kunstgødningprodukt skal helst være Urea, da det er meget mere sikrere end ren ammoniak. Man skal blande NH3 med CO2 for at få Urea((NH2)2CO). For at få CO2 bruger vi den overskydende O2 fra elektrolysen, men vi arbejder stadig på at få carbon på en nem måde, og hvordan vi laver det til CO2. Selve urea prossen foregår ved at vi tager CO2 og NH3 på gas form igennem en katalysator, og så kommer der urea i fast form.

Vi er kommet frem til at bruge gelé baseret batterier da de bedst kan holde til varmen, andre batterier kan miste over halvdelen af deres ladninger alene pga af varmen, de er samtidigt ikke alt for dyre. Batteriet er på størrelse med et bilbatteri så der skal bruges flere af gangen.
Vi bruger også en blanding af polykrystalinske og tyndfilm solceller. De polykrystalinske solceller kan bedre holde til varme end monokrystalinske solceller, de typer solceller optager cirka 15-18% af solens energi. Tyndfilms solceller kan få langt mere strøm end de andre når der er skygge eller om natten, de typer solceller optager cirka 14-16% af solens energi.

Billedresultat for polykrystallinske solcellerBilledresultat for tyndfilms solceller

Vi har tænkt os at prøve at lave CO2 ved at føre noget O2 igennem noget carbon. Den nemmeste måde at få CO2 er at afbrænde noget, men det vil vi helst undgå at gøre, da det også skal være så CO2 neutralt som muligt.

Vi har snakket med Michael og han har introduceret os til ammonium (NH4+) som er en kemisk forbindelse mellem H2O og NH3. Den kemiske reaktion kræver ikke en forbrænding imodsætning til hvis vi skulle udvinde Carbon. Hvis vi skulle dele O2 og få fat i carbon vil det altså kræve store mængder energi og en forbrænding, som skulle overvåges og derfor ikke ville fungere.