211service.com
En bedre måde at lave brint på?
En ny proces til at bruge aluminiumslegeringer til at generere brint fra vand kunne gøre brændselscellekøretøjer mere praktiske, siger Jerry Woodall , professor i el- og computerteknik ved Purdue.
Gasning op: Denne aluminiumslegering trækker hurtigt ilt fra vand og danner i processen aluminiumoxid og frigiver brintgas. Brinten kunne bruges i stedet for benzin i biler.
Brintbrændselsceller er attraktive, fordi de ikke producerer skadelige emissioner, men brintgas er svær at transportere, og brintkøretøjer har en begrænset rækkevidde, fordi det er svært at opbevare store mængder brint ombord. Mange forskere udvikler metoder til at opbevare mere brint, herunder at pakke det ind i kulstofnanorør eller midlertidigt opbevare det i kemiske forbindelser. Woodalls løsning er at opbevare brint som vand og kun spalte brint fra oxygen, når det er nødvendigt for at drive køretøjet.
Tidligere i år rapporterede Woodall med succes at generere betydelige mængder brint ved hjælp af en kombination af aluminium og gallium. I disse eksperimenter indeholdt legeringen dog mest gallium, hvilket både begrænsede materialets brintgenererende kapacitet og holdt omkostningerne høje. Woodall vil på en nanoteknologikonference fredag præsentere nyt arbejde, der viser, at processen lykkes med en legering, der indeholder 80 procent aluminium. Dette kunne gøre systemet langt mere praktisk ved at reducere mængden af dyrt gallium og samtidig øge mængden af aktivt materiale.
Woodalls proces virker på grund af aluminiums stærke affinitet til oxygen, som får metallet til at bryde vand fra hinanden, danne aluminiumoxid og frigive brint. Denne grundlæggende kemiske proces er naturligvis velkendt, men problemet har været, at så snart aluminium udsættes for luft, danner det hurtigt et tyndt lag aluminiumoxid, der lukker hovedparten af aluminiumet og forhindrer det i at reagere med vand. Woodalls indsigt, siger Sunita Satyapal , der leder Department of Energy's (DOE) brintlagringsprogram, skal bruge gallium for at forhindre dette lag i at lukke aluminiumet fuldstændigt. Selvom de molekylære mekanismer stadig ikke er forstået, er det kendt, at gallium forårsager huller i oxidlaget, der gør det muligt for aluminium at reagere hurtigt med ilten i vand, men ikke med ilten i luften.
Woodall forestiller sig et system, hvor aluminiumpiller vil blive leveret til tankstationer, hvor chaufførerne læsser omkring 50 kg piller og 20 kg vand i separate beholdere, hvor de to blandes efter behov for at generere brint og aluminiumoxid. (Dette ville give det, der svarer til omkring 60 kg benzin, siger Woodall.) Aluminiumoxidet kan genbruges ved at anvende den samme proces, som bruges til aluminiumsdåser, og galliumet kan let adskilles fra aluminiumoxidet og bruges igen.
Men den nødvendige elektricitet til at genbruge aluminiumet kan være et problem, da det ville være en stor kilde til forurening, medmindre det kommer fra rene kilder såsom sol eller vind. Satyapal siger også, at processens energieffektivitet ikke lever op til DOE-målene.
DOE har sammen med olie- og bilselskaber sat mål for mængden af brint, der skal opbevares ombord på et køretøj, med det formål at give samme rækkevidde som benzindrevne biler uden at ændre køretøjsdesign eller reducere last- og passagerplads. Woodall siger, at han kan nå målene for biler og andre lette køretøjer, blandt andet ved at genbruge vand produceret af brændselscellerne. DOE vurderer dog, at Woodalls proces ville tage for meget plads, blandt andet fordi genanvendelse af vand sandsynligvis ikke vil være praktisk, siger Satyapal.
Woodall arbejder sammen med AlGalCo, en startup baseret i West Lafayette, IN, for at kommercialisere processen. Virksomhedens første produkter vil være brændselscellegeneratorer, der kører på brint produceret med en version af hans aluminiumslegering.