211service.com
Waterstofbrandstof uit mierenzuur
Nieuw onderzoek toont aan dat mierenzuur kan worden gebruikt als een veilige, gemakkelijk te transporteren waterstofbron voor brandstofcellen. Matthias Beller en zijn collega's van het Leibniz Institute of Catalysis, in Rostock, Duitsland, hebben een manier gevonden om mierenzuur, een veelgebruikt conserveermiddel en antibacterieel middel, bij lage temperaturen om te zetten in waterstofgas.
Waterstof op aanvraag: Een generator haalt waterstof uit mierenzuur en voert het naar een brandstofcel met een polymeer elektrolytmembraan waarop een laptop draait.
Hoewel waterstof die met deze methode wordt geproduceerd, mogelijk niet snel zal worden gebruikt in brandstofcelvoertuigen, zeggen de onderzoekers dat het proces voldoende hoeveelheden kan produceren voor microbrandstofcellen die draagbare elektronische apparaten, zoals mobiele telefoons en laptops, van stroom voorzien.
De uitdaging om waterstof op een betaalbare manier te produceren, op te slaan en te transporteren, heeft ervoor gezorgd dat brandstofcellen niet populair zijn geworden. In plaats van waterstofgas te transporteren, is het praktischer om een waterstofhoudend materiaal te hebben dat kan worden afgebroken om het gas te genereren waar het nodig is. Momenteel staan methaan en methanol bovenaan de lijst van waterstofbronnen voor brandstofcelvoertuigen. Ze worden meestal afgebroken via stoomreforming, waarvoor temperaturen van meer dan 200 °C en een reforming-eenheid nodig zijn.
Processen die bij lagere temperaturen werken, zouden geen reformer of veel energie nodig hebben, en zouden daarom geschikter kunnen zijn voor het produceren van waterstof voor kleinere brandstofcellen die draagbare elektronische apparaten aandrijven. Het nieuwe proces, dat Beller en zijn collega's schetsen in toegepaste chemie , werkt bij temperaturen van 26 tot 40 °C. De onderzoekers mengen mierenzuur met aminen en stellen het mengsel bloot aan een op ruthenium gebaseerde katalysator, die het zuur afbreekt in waterstof en koolstofdioxide.
Het voordeel van mierenzuur is [dat] het een vloeistof is … en relatief gemakkelijk te hanteren is, zegt Beller. Terwijl het zuivere zuur bijtend is, is het mengsel van het zuur met aminen goedaardig, zegt hij.
Mierenzuur kan ook direct in een brandstofcel worden gebruikt. Dat is misschien makkelijker omdat het de extra stap bespaart om het eerst om te zetten in waterstof. Tekion, gevestigd in Burnaby, Canada, werkt samen met de in Duitsland gevestigde chemiegigant BASF, de grootste producent van mierenzuur, om een brandstofcel op de markt te brengen die direct mierenzuur gebruikt. Tekion, dat nog geen product op de markt heeft, beweert dat zijn mierenzuurbrandstofcellen kleiner en minder complex zijn dan directe methanolbrandstofcellen. Maar directe mierenzuurbrandstofcellen hebben hetzelfde nadeel dat methanolbrandstofcellen duur maakt: beide technologieën zijn minder efficiënt dan waterstofbrandstofcellen.
Beller wijst erop dat het gebruik van mierenzuur om waterstof te maken ook nadelen heeft. In vergelijking met methaan en methanol heeft mierenzuur veel minder waterstof. Als je alle waterstof in een kilogram methanol gebruikt, krijg je 4,19 kilowattuur energie, terwijl de waterstof in een kilogram mierenzuur 1,45 kilowattuur geeft.
Dat zou mierenzuur tot een duurdere waterstofbron kunnen maken dan methaan of methanol. Tegelijkertijd kost het proces minder energie dan stoomreforming, en met betere katalysatoren zouden de onderzoekers de kosten gunstiger kunnen maken, zegt Beller.
Mierenzuur zou een kans kunnen maken om de brandstofcelmarkt voor draagbare elektronica te bereiken, suggereert Richard Farmer, die leiding geeft aan het waterstofproductie- en leveringsteam van het Energy Efficiency and Renewable Energy Laboratory van het Department of Energy.
Om grote hoeveelheden waterstof te maken voor brandstofcelvoertuigen, zou het proces echter moeten worden vergeleken met de huidige benchmark: stoom-methaan-reforming. Met een kleine stoomreformer bij een tankstation, zegt Farmer, hebben we ons doel op korte termijn van drie dollar per kilogram [waterstof] bereikt, onbelast maar geleverd.
Beller en zijn collega's hebben misschien nog een lange weg te gaan om voldoende goedkope waterstof voor voertuigen te produceren, maar ze zijn al in gesprek over hun technologie met twee Duitse autobedrijven. Ze werken ook samen met enkele ingenieurs om een klein prototype van een modelauto te bouwen die gebruikmaakt van de technologie en die over twee maanden klaar zou moeten zijn. Maar op korte termijn, zegt Beller, beschouwen de onderzoekers mierenzuur als een brandstofbron voor draagbare elektronica. We mikken momenteel niet op grootschalig gebruik in auto's - dit is niet logisch.