Nyt materiale kan frigøre potentialet for brintdrevne køretøjer

Forskere har opdaget et nyt materiale, der kunne holde nøglen til at frigøre potentialet i brintdrevne køretøjer.

Mens verden ser mod en gradvis bevægelse væk fra fossilt brændstofdrevne biler og lastbiler, grønnere alternative teknologier udforskes, såsom elektriske batteridrevne køretøjer.

En anden 'grøn' teknologi med stort potentiale er brintkraft. Imidlertid, en stor hindring har været størrelsen, kompleksitet, og udgifter til brændstofsystemerne - indtil nu.

Et internationalt team af forskere, ledet af professor David Antonelli fra Lancaster University, har opdaget et nyt materiale fremstillet af manganhydrid, der tilbyder en løsning. Det nye materiale ville blive brugt til at lave molekylsigter i brændstoftanke - som lagrer brint og arbejder sammen med brændselsceller i et brintdrevet "system".

Materialet, kaldet KMH-1 (Kubas Mangan Hydride-1), ville muliggøre design af tanke, der er langt mindre, billigere, mere bekvem og energitæt end eksisterende brintbrændstofteknologier, og klarer sig væsentligt bedre end batteridrevne køretøjer.

Professor Antonelli, professor i fysisk kemi ved Lancaster University og som har forsket i dette område i mere end 15 år, sagde:"Omkostningerne ved at fremstille vores materiale er så lave, og den energitæthed, den kan lagre, er så meget højere end et lithium-ion-batteri, at vi kunne se brintbrændselscellesystemer, der koster fem gange mindre end lithium-ion-batterier samt giver en meget længere rækkevidde - potentielt muliggør rejser op til omkring fire eller fem gange længere mellem påfyldninger."

Materialet udnytter en kemisk proces kaldet Kubas-binding. Denne proces muliggør opbevaring af brint ved at distancere brintatomerne i et H2-molekyle og fungerer ved stuetemperatur. Dette eliminerer behovet for at splitte, og binder, bindinger mellem atomer, processer, der kræver høje energier og ekstreme temperaturer og kræver komplekst udstyr for at kunne levere.

KMH-1-materialet absorberer og lagrer også overskydende energi, så ekstern varme og køling er ikke nødvendig. Dette er afgørende, fordi det betyder, at køle- og varmeudstyr ikke skal bruges i køretøjer, resulterer i systemer med potentiale til at være langt mere effektive end eksisterende designs.

Sien virker ved at absorbere brint under omkring 120 atmosfæres tryk, hvilket er mindre end en typisk scuba tank. Det frigiver derefter brint fra tanken ind i brændselscellen, når trykket slippes.

Forskernes eksperimenter viser, at materialet kan muliggøre opbevaring af fire gange så meget brint i samme volumen som eksisterende brintbrændstofteknologier. Dette er fantastisk til bilproducenter, da det giver dem fleksibilitet til at designe køretøjer med øget rækkevidde på op til fire gange, eller tillade dem at reducere størrelsen af ​​tanke med op til en faktor fire.

Selvom køretøjer, herunder biler og tunge lastbiler, er den mest oplagte anvendelse, forskerne mener, at der er mange andre applikationer til KMH-1.

"Dette materiale kan også bruges i bærbare enheder såsom droner eller i mobilopladere, så folk kan tage på ugelange campingture uden at skulle genoplade deres enheder, " sagde professor Antonelli. "Den virkelige fordel, dette bringer, er i situationer, hvor du forventer at være væk fra nettet i lange perioder, såsom lange ture med lastbiler, droner, og robotteknologi. Det kan også bruges til at drive et hus eller et fjerntliggende kvarter fra en brændselscelle."

Teknologien er blevet licenseret af University of South Wales til et spin-out-selskab, der ejes af professor Antonelli, kaldet Kubagen.

Forskningen, som er beskrevet detaljeret i papiret 'A Manganese Hydride Molecular Sieve for Practical Hydrogen' udgives på forsiden og i den trykte version af det akademiske tidsskrift Energi- og miljøvidenskab .