Hydrogenlagring

Hydrogen er en gass ved omgivelsesbetingelser, noe som fører til en svært lav volumetrisk energitetthet sammenlignet med flytende/væske-drivstoff som bensin og diesel. Det er imidlertid flere måter å lagre hydrogen på: - høytrykkstanker - væske - metallhydrider - kjemisk bundet - karbonstrukturer Hydrogen i gassform kan komprimeres til høyere trykk for å øke energitettheten. En dobling av tanktrykket medfører grovt sagt en dobling av energitettheten. Tilgjengelig teknologi i dag ligger på omtrent 200-350 bar. Likevel er den volumetriske energitettheten nesten ti ganger lavere enn bensin. For de fleste mobile applikasjoner gir dette en svært lav rekkevidde. Ett unntak er by-busser som kan etterfylle drivstoff ofte. Prototyper av hydrogentanker med opptil 700 bar trykk har blitt presentert av GM/Opel, og flere automobilprodusenter bruker trykktanker for hydrogen i sine brenselcellebiler. 700 bar systemet ble utviklet i samarbeid med GMs strategiske brenselcellepartner Quantum Fuel Systems Technology Worldwide.

Citaro fra Daimler Chrysler	Quantum H₂ trykktank.
Flytende hydrogen må lagres ved omtrentlig –250°C for å hindre koking. Energitettheten er mye høyere sammenlignet med gassformig, men det trengs mye energi for å avkjøle (kondensere) og holde hydrogen ved en så lav temperatur. Selv om den omfattende kompleksiteten av lagrings- og fyllesystemer gjør at metoden egner seg best for større mengder og/eller lengre transport distanser, forfølger bilprodusenter som BMW og GM også flytende H₂-lagring i enkelte biler, med forbrenningsmotor og brenselcelle. En stor del av forskningen innen lagring av flytende H₂ har blitt gjort i forbindelse med romfartsindustri, hvor hydrogen brukes som drivstoff.


BMW 700 serien med en hydrogen forbrenningsmotor.	GM HydroGen 3, brenselcelledrevet bil med flytende-H₂ tank.

Hydrogen lagret som metallhydrider (MH) gir en enda høyere volumetrisk energitetthet enn flytende hydrogen. Metall-legeringer (basert på f. eks. magnesium, aluminium eller sjeldne jordartmetaller) absorberer hydrogen i den molekylære strukturen, slik at H₂-molekylene er pakket tett sammen. Varme frigjøres under opplading og må tilføres ved tømming. De største ulempene er den høye vekta og de høye materialkostnadene. Den langsomme oppladingen er også et problem. Den gravimetriske hydrogentettheten er mindre enn 5%, og MH er derfor mer egnet der volum er viktigere enn vekt. Som for eksempel i noe bærbar elektronikk og spesielle applikasjoner som gaffeltruck og ubåter.


Siemens/HDW brenselcelleubåt, U-214, med MH-lagring.	Liten metallhydridtank ved SRNL, USA.

Kjemisk bundet hydrogen (kjemiske hydrider) er noe lignende som metallhydrider. Som navnet sier er hydrogen bundet i en kjemisk forbindelse. Ved å blande de kjemiske hydridene med vann produseres hydrogen. For eksempel natriumborhydrid, NaBH₄:

NaBH₄ + 2H₂O 4H₂ + NaBO₂

Reaksjonen er reversibel og det produserte borhydridet (NaBO₂) kan "lades opp" igjen til natriumborhydrid. NaH og LiBH₄ er andre eksempler på vanlig brukte forbindelser. Selv om energitettheten for de kjemiske hydridene er relativ høy, er det fortsatt problemer med komplette systemer, både teknisk og størrelsesmessig.

Karbonstrukturer kan også brukes til å lagre hydrogen. Noen ekstremt lovende resultater innen karbon-strukturer ble presentert på 1990-tallet. Dessverre kunne de ikke reproduseres og var sannsynligvis ikke korrekte. En annen mulighet er absorbsjon av hydrogen i karbon/kull-pulver.

Det endelige valget av lagringsmetode er avhengig av bruksområde. Store trykktanker forårsaker sjelden problemer for stasjonære applikasjoner. I mobile og bærbare applikasjoner er størrelse et av de mest kritiske temaer. Rekkevidde og/eller brukertid begrenses av mengden drivstoff og den bør derfor være så stor som mulig. I tillegg har også egnethet og totale kostnader innflytelse på hvilken lagringsmetode man bør velge.

Til toppen

Kjemisk bundet hydrogen (kjemiske hydrider) er noe lignende som metallhydrider. Som navnet sier er hydrogen bundet i en kjemisk forbindelse. Ved å blande de kjemiske hydridene med vann produseres hydrogen. For eksempel natriumborhydrid, NaBH4:

Karbonstrukturer kan også brukes til å lagre hydrogen. Noen ekstremt lovende resultater innen karbon-strukturer ble presentert på 1990-tallet. Dessverre kunne de ikke reproduseres og var sannsynligvis ikke korrekte. En annen mulighet er absorbsjon av hydrogen i karbon/kull-pulver.

Kjemisk bundet hydrogen (kjemiske hydrider) er noe lignende som metallhydrider. Som navnet sier er hydrogen bundet i en kjemisk forbindelse. Ved å blande de kjemiske hydridene med vann produseres hydrogen. For eksempel natriumborhydrid, NaBH₄: