Wetenschappers van Helmholtz-Zentrum Geesthacht ontwikkelden een nieuw concept.
Waterstof is een propere brandstof voor voertuigen, maar het opslaan van waterstof is nog steeds uitdagend. Materiaalonderzoekers aan het Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Centre for Materials and Coastal Research (HZG) ontwikkelen opslagsystemen voor waterstof op basis van lichte metaalhydriden. Ze hebben nu een nieuw concept gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Scientific Reports, waarmee de tanks voor het eerst vijf keer sneller kunnen bijgevuld worden bij een werktemperatuur van minder dan 180 graden.
Waterstof biedt de perfecte oplossing voor CO2-neutrale mobiliteit als het gas bijvoorbeeld wordt geproduceerd met elektriciteit uit windenergie. Met waterstof in de tank wordt geen enkele gram koolstofdioxide geproduceerd; alleen waterdamp. Eén van de beperkende factoren bij het gebruik van waterstof is het ontbreken van een efficiënt opslagsysteem. Momenteel wordt waterstof onder druk tot 700 bar gevuld in gastanks, wat duur en technisch veeleisend is. Vaste opslagtanks op basis van amide hydriden zijn een veelbelovend alternatief.
Zogenaamd magnesiumhydride is onderzocht als potentiële waterstof opslagsystemen van de Helmholtz-Zentrum Geesthacht voor meerdere jaren. Het voordeel ten opzichte van conventionele druktanks: ze kunnen meer.
waterstof per volume-eenheid opslaan en daardoor meer energie. Een voorbeeld: vijf kilogram waterstof laat een brandstofcelauto ongeveer 500 km rijden. Een hogedruktank zou een volume van 122 liter nodig hebben om vijf kg waterstof vast te houden, terwijl een tank op basis van magnesiumhydride dat kan doen met een volume van 46 liter. Het vullen ervan zou echter hoge temperaturen van ongeveer 300 graden Celsius vereisen.
Kalium en titanaat werden gemalen tot kleine nanodeeltjes.
De wetenschappers hebben een nieuw hydride composietsysteem ontwikkeld dat zeer snel kan geladen worden bij lage werktemperaturen van minder dan 180 graden. Om deze temperatuur te verlagen, gebruiken onderzoekers additieven zoals kalium.
Claudio Pistidda, een materiaalonderzoeker in de “Nanotechnology” afdeling aan de Helmholtz-Zentrum Geesthacht, en één van de auteurs van de huidige publicaties, legt uit: “Helaas leidt dit vaak tot drastische vermindering van de waterstofcapaciteit van het systeem. We hebben daarom een nieuw reactief hydride composietsysteem met een hoge waterstofgehalte opslagcapaciteit die zeer snel kan worden gevuld en ontladen bij werktemperaturen onder 180 graden Celsius.”
Bijvoorbeeld zou het brandstofproces voor magnesium-amide gebaseerde hydriden ongeveer 30 minuten duren voor vijf kilogram waterstof. HZG wetenschappers hebben nu met succes twee additieven gecombineerd om de tijd drastisch te verminderen die nodig is voor het vullen en lossen van de systemen kalium en lithiumtitanaat. De wetenschappers hebben gespecialiseerde molens gebruikt om kalium en titanaat samen te malen met magnesium amide gebaseerde hydriden in kleine nanodeeltjes. Dit vergroot enorm het oppervlak van de afzonderlijke deeltjes, waardoor ze zich kunnen binden met meer waterstof.