211service.com
Een betere manier om waterstof te maken?
Een nieuw proces voor het gebruik van aluminiumlegeringen om waterstof uit water te genereren, zou brandstofcelvoertuigen praktischer kunnen maken, zegt Jerry Woodall , een professor in elektrische en computertechniek aan Purdue.
Vergassen: Deze aluminiumlegering trekt snel zuurstof uit water, waarbij aluminiumoxide wordt gevormd en waterstofgas vrijkomt. De waterstof zou in auto's kunnen worden gebruikt in plaats van benzine.
Waterstofbrandstofcellen zijn aantrekkelijk omdat ze geen schadelijke uitstoot veroorzaken, maar waterstofgas is moeilijk te transporteren en waterstofvoertuigen hebben een beperkt bereik omdat het moeilijk is om grote hoeveelheden waterstof aan boord op te slaan. Veel onderzoekers ontwikkelen methoden om meer waterstof op te slaan, waaronder het verpakken in koolstofnanobuisjes of het tijdelijk opslaan in chemische verbindingen. De oplossing van Woodall is om waterstof op te slaan als water, waarbij waterstof alleen van zuurstof wordt gesplitst wanneer het nodig is om het voertuig van stroom te voorzien.
Eerder dit jaar rapporteerde Woodall dat het met succes aanzienlijke hoeveelheden waterstof heeft gegenereerd met behulp van een combinatie van aluminium en gallium. In die experimenten bevatte de legering echter voornamelijk gallium, wat zowel de waterstofgenererende capaciteit van het materiaal beperkte als de kosten hoog hield. Op een nanotechnologieconferentie op vrijdag zal Woodall nieuw werk presenteren dat laat zien dat het proces slaagt met een legering die 80 procent aluminium bevat. Dit zou het systeem veel praktischer kunnen maken door de hoeveelheid duur gallium te verminderen en tegelijkertijd de hoeveelheid actief materiaal te vergroten.
Het proces van Woodall werkt vanwege de sterke affiniteit van aluminium voor zuurstof, waardoor het metaal water uit elkaar breekt, aluminiumoxide vormt en waterstof vrijkomt. Dit chemische basisproces is natuurlijk welbekend, maar het probleem was dat zodra aluminium wordt blootgesteld aan lucht, het snel een dunne laag aluminiumoxide vormt die het grootste deel van het aluminium afsluit en voorkomt dat het reageert met water. Woodall's inzicht, zegt: Sunita Satyapal , die aan het hoofd staat van het waterstofopslagprogramma van het Department of Energy (DOE), gaat gallium gebruiken om te voorkomen dat deze laag het aluminium volledig afsluit. Hoewel de moleculaire mechanismen nog steeds niet worden begrepen, is het bekend dat het gallium gaten in de oxidelaag veroorzaakt waardoor het aluminium snel kan reageren met de zuurstof in water, maar niet met de zuurstof in de lucht.
Woodall heeft een systeem voor ogen waarin aluminiumpellets worden afgeleverd bij tankstations waar chauffeurs ongeveer 50 kilogram pellets en 20 kilogram water in afzonderlijke containers laden, waarbij de twee indien nodig worden gemengd om waterstof en aluminiumoxide te genereren. (Dit zou het equivalent van ongeveer 60 kilogram benzine opleveren, zegt Woodall.) Het aluminiumoxide kan worden gerecycled met hetzelfde proces dat wordt gebruikt voor aluminium blikjes, en het gallium kan gemakkelijk worden gescheiden van het aluminiumoxide en opnieuw worden gebruikt.
Maar de elektriciteit die nodig is om het aluminium te recyclen, kan een probleem zijn, omdat het een grote bron van vervuiling zou zijn, tenzij het afkomstig is van schone bronnen zoals zon of wind. Satyapal zegt ook dat de energie-efficiëntie van het proces niet voldoet aan de DOE-doelen.
De DOE heeft samen met olie- en autobedrijven doelen gesteld voor de hoeveelheid waterstof die aan boord van een voertuig moet worden opgeslagen, met als doel hetzelfde bereik te bieden als benzineauto's zonder het voertuigontwerp te veranderen of de vracht- en passagiersruimte te verminderen. Woodall zegt dat hij de doelen voor auto's en andere lichte voertuigen kan halen, deels door het water dat door de brandstofcellen wordt geproduceerd, te recyclen. De DOE schat echter dat het proces van Woodall te veel ruimte in beslag zou nemen, onder andere omdat het recyclen van water waarschijnlijk niet praktisch zal zijn, zegt Satyapal.
Woodall werkt samen met AlGalCo, een startup gevestigd in West Lafayette, IN, om het proces te commercialiseren. De eerste producten van het bedrijf zijn brandstofcelgeneratoren die werken op waterstof die is geproduceerd met een versie van zijn aluminiumlegering.