Hoewel de productie van waterstof duur is, kan het wel bijdragen aan een emissieloze mobiliteit. Voorwaarde is dan wel dat voor de stroom die voor die productie nodig is en voor het vervoer van deze brandstof naar tankstations, ook gebruik wordt gemaakt van hernieuwbare energiebronnen. Een voertuig met waterstof in de tank stoot geen kooldioxide uit zoals benzine- of dieselauto’s, maar alleen waterdamp. Een probleem is echter dat er geen efficiënt systeem is om waterstof op te slaan. In de huidige auto’s wordt het onder een druk van 700 bar in gastanks opgeslagen. Dit is niet alleen een dure methode, maar ook technisch veeleisend. Een alternatief zou de opslag van vaste brandstoffen op basis van magnesium-stikstof kunnen zijn.

Wetenschappers van het Helmholtz-Zentrums Geesthacht (HZG) doen al jaren onderzoek naar zogenaamde magnesiumhydriden als opslag voor waterstof. Op die manier kan er veel meer waterstof worden opgeslagen, terwijl het volume gelijk blijft. Nu is voor 5 kilo waterstof een tank van 122 liter nodig. Een tank op basis van magnesiumhydride heeft slechts een inhoud van 46 liter nodig voor dezelfde hoeveelheid waterstof. Met vijf kilo waterstof kan een brandstofcelauto ongeveer 500 kilometer afleggen. Het nadeel van dit concept is echter dat het laden plaats moet vinden bij een temperatuur van ongeveer 300 graden.

De onderzoekers wisten nu deze temperatuur bijna halveren door additieven zoals stikstof toe te voegen. Dr. Claudio Pistidda, materiaalonderzoeker bij het Helmholtz-Zentrum Geesthacht, legt uit: “Helaas leidt dit vaak tot een enorme vermindering van het waterstofabsorptievermogen van het systeem. Daarom hebben we een nieuw hydridecomposiet-systeem ontwikkeld waardoor er zeer snel kan worden geladen bij werktemperaturen van minder dan 180 graden”.

© Daimler AG

Tanken binnen enkele minuten

Tot nu toe duurde het bij het hydridesystemen op basis van magnesium-stikstof, ongeveer een half uur om vijf kilo waterstof te tanken. Dankzij twee additieven – kalium en lithiumtitanaatoxide – zijn de HZG-wetenschappers er in geslaagd dit proces vele malen te versnellen. Hiervoor hebben ze kalium en titanaat tot kleine nanodeeltjes vermalen. Deze vergroten in het magnesium-stikstofsysteem het oppervlakte van de afzonderlijke deeltjes, zodat ze meer waterstof binden.

“We hebben dus een systeem uitgevonden waardoor het tanken ongeveer vijf keer sneller gaat dan zonder kaliumlithiumtitanaat”, legt HZG-doctoraalstudent Gökhan Gizer uit, die in de loop van drie jaar talloze experimenten voor dit onderzoek heeft uitgevoerd. Dit is fundamenteel onderzoek met echte toegevoegde waarde: “De resultaten van dit onderzoek brengen ons een grote stap verder in de richting van concurrerende opslagsystemen”, legt Dr. Claudio Pistidda uit. De volgende stap voor de wetenschappers is het optimaliseren van het proces en het geschikt maken voor gebruik in voertuigen.

Andere IO-artikelen over mobiliteit leest u via deze link.