Hydrogenforskning

Denne typen lagring i fast stoff skiller seg fra lagring i metallhydrider, ettersom det ikke er noen kjemisk forbindelse mellom materialet og hydrogenet. Kan disse materialene være fremtiden?

De ferske forskningsresultatene er publisert i det vitenskapelige tidsktiftet Science.

Lagring er nøkkelen

For å kunne ta hydrogen i bruk i transportsektoren og samtidig utnytte hydrogenets potensiale som en effektiv energibærer, ligger utfordringen innen lagringsteknologi. Pr. idag er det fullt mulig å kjøre med hydrogen på tanken, men det er enda et lite stykke igjen før hydrogenlagring er på høyden med diesel- og bensintanker i forhold til rekkevidden på kjøretøyet.

Lagring i MOF klarer til nå å lagre rundt 2 vektprosent med hydrogen ved ikke-ekstreme temperaturer ifølge University of Michigan. Det forventes imidlertid at dette materialet vil kunne komme opp i lagringstettheter på 6%, noe som er U.S. Department of Energy sin målsetning for hydrogenlagring. I følge University of Michigan har forskerne allerede staket ut kursen for å kunne få materialet til å nå denne målsetningen.

Nye metoder er viktig

Med den teknologien vi har idag, forventes det at den rimeligste måten å forsyne transportsektoren med hydrogen er via sentralisert kondensering og distribusjon i flytende form. Ombord på kjøretøyet vil hydrogenet kunne lagres både flytende og under trykk.

Når hydrogenlagring i faste stoffer får en høyere ytelse, vil dette kunne ha mye å si for energiforsyningen. Med lagring i faste stoffer, vil man kunne hoppe over dette distribusjons leddet, og produsere hydrogenet mer eller mindre etter etterspørsel ved elektrolyse og uten mellomlagring under høye trykk. Dette muliggjør mer desentraliserte og mindre kostnadskrevende løsninger ettersom distrubusjonen av energi foregår i det elektriske nettet, noe som reduserer distribusjonskostnadene. Produksjonen av elektrisitet kan også knyttes direkte til fyllestasjonen og dermed gi lokal selvforsyning av drivstoff. Energitapet vil også reduseres ved at lagring i fast stoff er lite energikrevende. Vi kan da spare miljøet for økt utbygging av kraft.



Fordelene med lagring i MOFs

Som beskrevet er det et stort potensiale, økonomisk og samfunnsmessig ved lagring av hydrogen i faste stoffer. Det er imidlertid forskjell på de ulike lagringsmetodene i faste stoffer. Idag er lagring i metallhydrider en kjemisk prosess som krever relativt høye temperaturer ved frigjøring av hydrogenet samt kjøling og trykksetting ved absorbsjon. Metallhydrider er i tilegg kostbare og de har begrenset levetid pga akkumulering av forurensninger i materialet som stammer fra hydrogenet.

Ifølge University of Michigan har ikke MOFs denne svakheten, ettersom hydrogenet kun fester seg til overflaten av materialet. Temperaturene som skal til for å absorbere og frigjøre hydrogenet igjen skal også være nokså normale. I tillegg skal råvarene til materialet, dvs. zink-oksid (brukes i solkrem) og terephthalate (brukes i plastflasker), være billige. Det gjenstår imidlertid å se om MOF’en bli like billig. For å ta et eksempel koster et annet hydrogen-lager, nemlig karbon-nanorør, opp til 3,5 mill kr/kg (!). Til sammenligning koster en pakke grilkull omtrent en tier. Her er det altså framstillingen av materialet som er utfordringen, og ikke prisen på råvarene.

Skeptiske IFE

Seniorforsker Yartys Volodymyr ved Institutt For Energiforskning (IFE) på Kjeller er imidlertid ikke like entusiastisk som University of Michigan.

–Disse materialene må kjøles ned til svært lave temperaturer for å kunne absorbere hydrogenet, nær temperaturene som kreves for å gjøre hydrogenet flytende dvs rundt minus 195^oC. Lagringsmekanismen her en slags liming av hydrogenet på overflaten av MOF’en, og er et velkjent fenomen i materialer med store overflateareal. Forskningsresultatene er ikke blitt verifisert tilstrekkelig og de nåverende resultatene kan ikke karakteriseres som noe gjennombrudd. Vi har altså ikke fått noen bevis for at materialet er egnet for lagring av hydrogen, avslutter Volodymyr.

Det er tydeligvis delte meninger i fagmiljøene vedrørende dette materialet, og det gjenstår å se hva det blir av MOF-materialet. Bellona venter i spenning.

Les videre på sidene til University of Michigan