211service.com
Genanvendelige brintbrændstoftanke
En udfordring ved at bruge brint som transportbrændstof – udover at finde en ren, billig kilde til selve brændstoffet – er, hvordan man sikkert og reversibelt opbevarer det uden at optage for meget plads. Brint har en lav densitet, så det er nødvendigt at begrænse det enten under tryk, hvilket udgør en sikkerhedsrisiko, eller kemisk eller i et absorberende materiale.
Ved kemisk opbevaring er hydrogen bundet til molekylerne i et fast materiale såsom ammoniakboran. Fordelen ved kemisk opbevaring er, at disse materialer er inerte faste stoffer, og brinten kan let fjernes til reaktion i en brændselscelle. Men de materialer, der er under udvikling til kemisk lagring af brint, har en stor begrænsning: at tanke dem op, når de er brugt, kræver en stor mængde energi. Nu har forskere udviklet en række reaktioner til optankning af højdensitets-brintlagermaterialet ammoniakboran ved lavere temperaturer gennem en proces, der forbruger meget mindre energi.
Det amerikanske energiministerium (DOE) har sat et mål om en brintbrændselscellebil, der kan køre 300 miles på en enkelt brændstoftank ved hjælp af kemisk brintlagring. Bilerne ville blive bragt til et center for at udskifte de brugte tanke med friske, med de brugte tanke regenereret på et anlæg.
Et materiales kapacitet til kemisk at opbevare brint måles som procentdelen af dets vægt optaget af grundstoffet; for at nå sine mål er DOE-benchmark for brintlagringsmaterialer 6 vægtprocent i 2010 og 9 procent i 2015. Den gode nyhed om ammoniakboran er, at den kan ramme eller overgå de volumen- og vægtmål, som DOE har sat, siger Jamie Holladay , en senior forskningsingeniør ved Pacific Northwest National Laboratory. Ammoniakboran indeholder 19,6 vægtprocent brint. Udfordringen er regenerering af det brugte brændsel, siger han.
Når først du får brinten ud af ammoniakboranen, kan du ikke bare sætte den under tryk med mere brint for at regenerere brændstoffet, fordi det er for energikrævende, siger John Gordon , en forskningskemiker ved Los Alamos National Laboratory i New Mexico. For at finde ud af, hvilke reaktioner der sandsynligvis ville fungere bedst uden at skulle teste hundredvis på bænken, samarbejdede kemikere ved Los Alamos med David Dixon , en professor i kemi ved University of Alabama, som udviklede algoritmer til at forudsige reaktionernes energi. Gruppen testede derefter de mest lovende kemier og fandt ud af, at brug af en tinkatalysator og regenerering af materialet i flere trin krævede meget mindre energi end at drive reaktionen direkte.
Selvfølgelig er der et stort problem tilbage, før brintbrændselscellebiler bliver praktiske: at udvikle forbedrede metoder til at lave brintbrændstof i første omgang, en udfordring, som andre forskere arbejder på.