Nel percorso del processo di precombustione, la separazione dei componenti del gas di sintesi H2 eCO2 può essere ottenuta anche attraverso processi a membrana. Le condizioni di pressione nel processo di precombustione sono condizioni favorevoli per questo.
Si possono utilizzare membraneselettive H2 oCO2.
Le membrane selettive H2 sono particolarmente adatte per il percorso del processo di precombustione.
Durante il processo di separazione, la concentrazione di H2 sul lato del permeato aumenta con le membrane selettive H2, mentre laconcentrazione di CO2 si accumula sul lato del retentato. Nelle membraneselettive a CO2, le condizioni sono invertite.
Il vantaggio principale delle membrane selettive H2 è che possono utilizzare l'azoto dell'impianto di separazione dell'aria come flusso di gas di spurgo sul lato permeato. La pressione parziale dell'idrogeno sul lato del permeato può essere mantenuta bassa dal flusso di gas di spurgo.
La pressione del flusso del gas di lavaggio corrisponde al livello del processo di precombustione a pressione di 30 bar. Poiché l'idrogeno separato e il flusso di gas di spurgo vengono alimentati al processo della turbina a gas, la compressione dell'H2 alla pressione di ingresso della turbina a gas non è necessaria.
La pressione dellaCO2 trattenuta sul lato del retentato rimane elevata. In questo modo si riduce l'energia necessaria per comprimere laCO2 fino al livello di pressione di trasporto, ad esempio, di 200 bar.
I gas di spurgo non possono essere utilizzati con membraneselettive a CO2. I gas di spurgo ridurrebbero notevolmente la purezza dellaCO2 separata. Il lato permeato della membranaselettiva CO2 deve quindi essere fatto funzionare a basse pressioni per ottenere la necessaria differenza di pressione parziale. Questo aumenta la spesa energetica per la compressione dellaCO2.
Il lavoro di R&S sullo sviluppo di membrane selettive H2 comprende membrane microporose in zeolite e membrane sol-gel, nonché membrane conduttive miste protone-elettrone, abbreviate MPEC. Le membrane polimeriche che possono essere utilizzate in un campo di temperatura fino a 400 °C, come la membrana in polibenzimidazolo, sono adatte anche per il processo di precombustione.
Nel progetto di ricerca COORETEC, uno degli obiettivi a lungo termine dell'ulteriore sviluppo della tecnologia delle centrali a carbone a ciclo combinato è lo sviluppo di una membrana catalitica ad alta temperatura H2 in combinazione con la purificazione dei gas caldi.