211service.com
Nytt material gör det enklare att lagra massor av naturgas
Naturgasbilar förblir en nischprodukt utom på några få platser runt om i världen, även om bränslet är billigt och förbränns släpper det ut mindre koldioxid än bensin. Men ny forskning tyder på att en ny klass av syntetiska material kan sporra till en mer utbredd användning genom att göra det enklare och billigare att driva bilarna och lagra gasen.
Ett nytt sätt att lagra naturgas skulle kunna göra personbilar som körs på bränslet mer populära.
Ett hinder för dessa fordon är att naturgas vid normala temperaturer och atmosfärstryck innehåller mycket mindre energi än samma volym bensin. En vanlig lösning är att komprimera gasen och lagra den under högt tryck, men det kräver dyra tankstationer och skrymmande tankar som tar upp värdefull plats i bilen. Att komprimera gasen slösar också energi.
Jeffrey Long , professor i kemi och kemisk och biomolekylär teknik vid University of California, Berkeley, och kollegor nyligen demonstrerade en lovande lösning baserad på designmaterial som kallas metall-organiska ramverk, som skulle kunna göra det möjligt för bilar att lagra samma mängd gas vid mycket lägre tryck.
Ett framväxande alternativ till lagring av komprimerad naturgas (CNG) är så kallad lagring av adsorberad naturgas (ANG), där tanken fylls av ett poröst material med stor yta. Gasen lagras eftersom dess molekyler fäster på materialets yta. CNG-system lagrar gas vid cirka 250 atmosfärers tryck, men Long säger att hans grupp siktar på att designa ett ANG-system som kan lagra den vid 35 till 65 atmosfärer. Att lagra i 35 atmosfärer skulle innebära att människor som använder naturgas för uppvärmning och matlagning i sina hem skulle kunna tanka sina bilar hemma med en enkel och billig kompressor, säger han.
Det finns ännu inga kommersiellt tillgängliga ANG-fordon, men det finns ett stort intresse för tekniken och den är ganska mogen. Detta projekt stöddes av U.S. Department of Energys Advanced Research Projects Agency-Energy, och Longs grupp fick även teknisk assistans från Ford Motor Company, som har sålt nästan 60 000 CNG-fordon sedan 2009.
Hittills har dock fysiken begränsat utbudet av bilar som använder ANG-system. Utmaningen har varit att utveckla ett material som adsorberar gas vid måltrycket på 35 atmosfärer men som också släpper ut allt innan trycket når fem till sex atmosfärer, det lägsta tryck som motorn kan köra vid. I tidigare demonstrerade system sitter för mycket gas kvar i tanken och kan inte användas, säger Long.
För att komma runt detta använde gruppen flexibla metallorganiska ramverk som skiljer sig från de stela som tidigare prövats i ANG-system. Materialen expanderar efter att ett visst tryck uppnåtts och öppnar sina porer för att adsorbera gasen under påfyllning. Vid ett lägre tryck, men ett något högre än minimitrycket som motorn körs med, kollapsar materialen och trycker ut all gas så att motorn kan använda den.
De nya resultaten tyder på att ANG-system baserade på dessa material kan uppnå högre lagringskapacitet - och därmed längre räckvidder - än vad som var möjligt i system som använder styva material. Det är ett viktigt proof-of-princip, men det krävs en hel del ingenjörsarbete innan system baserade på material som dessa kan kommersialiseras, säger Long.