211service.com
Nyt materiale gør det nemmere at opbevare masser af naturgas
Naturgasbiler forbliver et nicheprodukt undtagen nogle få steder rundt om i verden, selvom brændstoffet er billigt og forbrænder det udleder mindre kuldioxid end benzin. Men ny forskning tyder på, at en ny klasse af syntetiske materialer kunne anspore til mere udbredt anvendelse ved at gøre det nemmere og billigere at brænde bilerne og opbevare gassen.
En ny måde at opbevare naturgas på kan gøre personbiler, der kører på brændstof, mere populære.
En hindring for disse køretøjer er, at naturgas ved normale temperaturer og atmosfærisk tryk rummer meget mindre energi end den samme mængde benzin gør. En almindelig løsning er at komprimere gassen og opbevare den under højt tryk, men det kræver dyre tankstationer og voluminøse tanke, der optager værdifuld plads i bilen. At komprimere gassen spilder også energi.
Jeffrey Long , professor i kemi og kemisk og biomolekylær ingeniørvidenskab ved University of California, Berkeley, og kolleger for nylig demonstreret en lovende løsning baseret på designermaterialer kaldet metal-organiske rammer, som kunne gøre det muligt for biler at opbevare den samme mængde gas ved meget lavere tryk.
Et nyt alternativ til komprimeret naturgas (CNG) lager er såkaldt adsorberet naturgas (ANG), hvor tanken er fyldt med et porøst materiale med en stor mængde overfladeareal. Gassen opbevares, fordi dens molekyler klæber til materialets overflade. CNG-systemer lagrer gas ved omkring 250 atmosfæres tryk, men Long siger, at hans gruppe sigter mod at designe et ANG-system, der kan lagre det ved 35 til 65 atmosfærer. Opbevaring ved 35 atmosfærer ville betyde, at folk, der bruger naturgas til opvarmning og madlavning i deres hjem, kunne tanke deres biler derhjemme ved hjælp af en simpel og billig kompressor, siger han.
Der er endnu ikke nogen kommercielt tilgængelige ANG-køretøjer, men der er betydelig interesse for teknologien, og den er ret moden. Dette projekt blev støttet af det amerikanske energiministeriums Advanced Research Projects Agency-Energy, og Longs gruppe modtog også teknisk assistance fra Ford Motor Company, som har solgt næsten 60.000 CNG-køretøjer siden 2009.
Indtil videre har fysikken dog begrænset rækken af biler, der bruger ANG-systemer. Udfordringen har været at udvikle et materiale, der adsorberer gas ved måltrykket på 35 atmosfærer, men også frigiver det hele, før trykket når fem til seks atmosfærer, det minimumstryk, som motoren kan køre ved. I tidligere demonstrerede systemer forbliver for meget gas fast i tanken og kan ikke bruges, siger Long.
For at komme uden om dette brugte gruppen fleksible metal-organiske rammer, der er i modsætning til de stive, der er prøvet før i ANG-systemer. Materialerne udvider sig, efter at et vist tryk er nået, og åbner deres porer for at adsorbere gassen under opfyldning. Ved et lavere tryk, men et lidt højere end minimumstrykket, som motoren kører ved, kollapser materialerne og presser al gassen ud, så motoren kan bruge den.
De nye resultater tyder på, at ANG-systemer baseret på disse materialer kunne opnå højere lagringskapacitet - og dermed længere rækkevidde - end det var muligt i systemer, der bruger stive materialer. Det er et vigtigt proof-of-princip, men der skal en del ingeniørarbejde til, før systemer baseret på materialer som disse kan kommercialiseres, siger Long.