211service.com
Återvinningsbara vätebränsletankar
En utmaning med att använda väte som transportbränsle – förutom att hitta en ren, billig källa till själva bränslet – är hur man säkert och reversibelt lagrar det utan att ta upp för mycket utrymme. Väte har en låg densitet, så det är nödvändigt att begränsa det antingen under tryck, vilket utgör en säkerhetsrisk, eller kemiskt eller i ett absorberande material.
Vid kemisk lagring binds väte till molekylerna i ett fast material som ammoniakboran. Fördelen med kemisk lagring är att dessa material är inerta fasta ämnen, och vätet kan lätt avlägsnas för reaktion i en bränslecell. Men de material som är under utveckling för kemisk lagring av väte har en stor begränsning: att tanka dem när de är förbrukade kräver en stor mängd energi. Nu har forskare utvecklat en serie reaktioner för att tanka vätelagringsmaterialet med hög densitet ammoniakboran vid lägre temperaturer genom en process som förbrukar mycket mindre energi.
US Department of Energy (DOE) har satt upp ett mål om en vätebränslecellsbil som kan färdas 300 miles på en enda bränsletank med hjälp av kemisk vätelagring. Bilarna skulle föras till ett centrum för att byta ut de förbrukade tankarna mot färska, med de förbrukade tankarna regenererade vid en anläggning.
Kapaciteten hos ett material att kemiskt lagra väte mäts som procentandelen av dess vikt som tas upp av grundämnet; för att nå sina mål är DOE-riktmärket för vätelagringsmaterial 6 viktprocent år 2010 och 9 procent till 2015. De goda nyheterna om ammoniakboran är att det kan nå eller överträffa de volym- och viktmål som satts av DOE, säger Jamie Holladay , en senior forskningsingenjör vid Pacific Northwest National Laboratory. Ammoniakboran innehåller 19,6 viktprocent väte. Utmaningen är att regenerera det använda bränslet, säger han.
När du väl får ut vätet ur ammoniakboranen kan du inte bara trycksätta det med mer väte för att regenerera bränslet, eftersom detta är för energikrävande, säger John Gordon , en forskningskemist vid Los Alamos National Laboratory i New Mexico. För att ta reda på vilka reaktioner som sannolikt skulle fungera bäst utan att behöva testa hundratals på bänken, samarbetade kemister vid Los Alamos med David Dixon , en professor i kemi vid University of Alabama, som utvecklade algoritmer för att förutsäga reaktionernas energi. Gruppen testade sedan de mest lovande kemierna och fann att användning av en tennkatalysator och regenerering av materialet i flera steg krävde mycket mindre energi än att driva reaktionen direkt.
Naturligtvis återstår ett stort problem innan vätgasbränslecellsbilar blir praktiska: att utveckla förbättrade metoder för att göra vätgasbränsle i första hand, en utmaning som andra forskare arbetar med.