Brint som pedalhjælp

En elcykel drevet af brint i stedet for elektricitet? Ingen, dette er ikke en utopi, men realitet:Industriel gasspecialist Linde har udviklet en brint pedelec udstyret med en kompakt brændselscelle i stedet for det sædvanlige batteri. Florian Freund blev inspireret af opfindelsen til sin Matura-afhandling:Han udviklede en prototype, hvormed brint-e-cyklen kan tankes sikkert på H2-tankstationen på Empa mobilitetsdemonstrationsbevægelsen.

Florian Freund, en kandidat fra Sumatra high school i Zürich, var allerede som barn interesseret i energi – fra damplokomotiver på museer til atomenergi. Men efterhånden udviklede han også en bevidsthed om ulemperne ved fossile og nukleare energiteknologier, især farerne ved klimaændringer. Dette motiverede den unge forsker til at undersøge alternative energier til sin Matura-afhandling. Et emne blev hurtigt fundet:Power-to-gas- og brændselscelle-teknologien skulle være – og ved slutningen af ​​arbejdet skulle der skabes noget praktisk.

Cykling med brint

Brændselscellekøretøjer anses for at være håbet om fremtidig mobilitet – og de er allerede i serieproduktion:I Toyota Mirai, kun vanddamp kommer fra udstødningen i stedet for udstødningsgas. Ved mobilitetsdemonstranten bevæger sig på Empa, køretøjer kan tankes med brint produceret af overskydende solenergi. Turen kan fortsætte inden for få minutter. En klar fordel i forhold til elektriske køretøjer:Hvis deres batterier er tomme, en længere pause er påkrævet, indtil de er tilstrækkeligt opladet igen. Det samme problem kender el-cykelryttere:Lige så praktisk som at trædeassistance er i hverdagen – længere læssepauser er også påkrævet til længere distancer. Kan brint også hjælpe her?

Den Wien-baserede gasspecialist Linde Gas har udviklet en e-cykelprototype, der er udstyret med en brændselscelle og brinttank i stedet for et batteri. En tankfyldning på 33 gram hydrogengas bør tillade en rækkevidde på mere end 100 km. Da Florian Freund hørte om dette koncept, det praktiske mål for hans arbejde dukkede hurtigt op:et nyt tankningskoncept til brintcyklen.

El-cyklens trykcylinder rummer lidt mere end 1,3 liter – hvilket svarer til omkring 33 gram brint ved det planlagte cylindertryk på 340 bar. Ifølge producentens koncept, cyklen skal tankes fra større trykflasker. Freunds idé:I stedet for at enhver cykelejer skal opbevare sådan en flaske derhjemme, e-cykler kunne også tankes på brintstationer, der faktisk var designet til biler, som den ved Empas mobilitetsdemonstratorflytning.

Imidlertid, dette er ikke så let:Tankstationerne er designet til at fylde de betydeligt større tanke i et brintkøretøj - med et permanent programmeret tankningsprogram, der i første omgang udløser en trykstigning ved 440 bar tryk for at teste for mulige lækager og måle det eksisterende tryk i flasken. Først efter denne indledende trykstigning begynder den normale tankningsproces.

Fra model til prototype

Efter at have måttet afvise nogle begreber, Freund fik endelig sit gennembrud under en diskussion med Empa-forskeren Urs Cabalzar, som støttede den unge forsker:"Vi indså, at den første trykstigning allerede var nok til at fylde flasken – forudsat at gassen ikke længere strømmer tilbage til tankstationen bagefter, sagde Freund.

Efter noget udviklingsarbejde og med støtte fra sponsoren, væskesystemspecialisten Swagelok, dette resulterede i prototypen:En trykregulator reducerer trykstigningen fra 440 til 275 bar. Af praktiske årsager, denne værdi er lavere end det mulige maksimale cylindertryk på 340 bar – den anvendte stikkobling må kun anvendes op til et tryk på 275 bar. En kontraventil monteret i trykregulatoren sikrer, at gassen ikke strømmer tilbage til tankstationen. Freund har også overvejet genforsikring:en overløbsventil sikrer, at gassen udledes ved for højt tryk. To indbyggede manometre gør det muligt at justere regulatoren og ventilen og overvåge trykket. Brugeren kan tilslutte sin flaske til trykregulatoren via en slange og en kobling.

Efter at kandidaten havde færdiggjort sin prototype og omhyggeligt kalibreret den, udholdenhedstesten blev udført:han sluttede den til Empa H2 -tankstationen sammen med flasken under tilsyn af Urs Cabalzar. Og konceptet modstod teorien; systemet startede tankningsprocessen med testtrykstigningen – og på tre sekunder var flasken fuld.

En vellykket afhandling - men er brintcyklens princip også velegnet til daglig brug? Florian Freund er – i hvert fald for øjeblikket – stadig noget skeptisk:"For det første, brintteknologien skal etablere sig i almindelige køretøjer, for at brændselscellerne bliver billigere, og tankningsinfrastrukturen bliver tilstrækkelig tæt. Men så ville intet stå i vejen for den nye rideglæde.«