Mer effektiv hydrogenlagring

Bedre lagringsløsninger må lages hvis hydrogen skal få gjennomslag som energibærer i kjøretøy. Forskere ved IFE har kommet langt på vei med en ny magnesiumlegering som kan lagre mye hydrogen, tar liten plass, og har lav vekt.

Publisert
Professor Bjørn Hauback ved reaktoren JEEP II i laboratoriet på Kjeller. Reaktoren er en av hovedgrunnene til IFEs internasjonale posisjon på hydrogenområdet.
Professor Bjørn Hauback ved reaktoren JEEP II i laboratoriet på Kjeller. Reaktoren er en av hovedgrunnene til IFEs internasjonale posisjon på hydrogenområdet.

Pågående RENERGI-prosjekter

Prosjektnavn: Hydrogen storage in metal hydrides based on magnesium
Finansiering fra RENERGI: 6,77 millioner kroner
Periode: 2005-2009
Prosjektleder: Bjørn Hauback, IFE
Samarbeidspartnere: IFE, Universitetet i Oslo, SINTEF

Prosjektnavn: Novel light-weight metal hydrides for hydrogen storage applications
Finansiering fra RENERGI: 8,25 millioner kroner
Periode: 2008-2011
Prosjektleder: Bjørn Hauback, IFE
Nasjonale samarbeidspartnere: IFE, Universitetet i Oslo, NTNU, SINTEF
Internasjonalt samarbeid: Forschungszentrum
Karlsruhe (FZK), Tyskland via Hy-Co-samarbeid og Savannah River National Laboratory, USA

Prosjektnavn: Operating Agent for the new hydrogen storage Task of IEA
Finansiering fra RENERGI: 1,8 millioner kroner
Periode: 2006-2009
Prosjektleder: Bjørn Hauback, IFE

Tre lagringsalternativer er aktuelle for hydrogen i transportsektoren:

Lagring under høyt trykk, lagring av flytende hydrogen, og lagring i faste materialer.

Den siste er mest lovende, blant annet fordi tankene kan gjøres mye mindre og gassen kan lagres ved lavt trykk, ned mot en bar. Gassen frigjøres igjen ved å varme opp materialet.

– Hovedutfordringen er at de materialene som tar inn mye hydrogen med lavt trykk, samtidig som de frigjør hydrogenet med lave temperaturer (50-100 grader), er veldig tunge.

– Hvis du skal kjøre en bil med brenselcelle 50 mil på én tank, blir tanken på størrelse med dagens bensintanker. Men vekten på tanken blir 200-300 kilo, sier Bjørn Hauback, forskningsleder ved Institutt for Energiteknikk (IFE) på Kjeller ved Lillestrøm.

Fremskritt med magnesium

Mange prøver nå å finne frem til lettere metaller som har de samme gode egenskapene. Mye er gjort de siste ti årene, men foreløpig har det endelige gjennombruddet latt vente på seg.

Magnesium er et lovende metall fordi det har et stort lagringspotensial (7,6 vektprosent totalt). Det innebærer at du kan kjøre en bil 50 mil med en hydrogentank hvor materialene kun veier litt mer enn dagens bensintank.

– Magnesium er lett og billig, og kan lagre mye hydrogen. Men det behøves temperaturer helt opp i 350 grader for å frigjøre hydrogengassen, forteller Hauback.

IFE og Universitetet i Oslo har i et Renergi-støttet prosjekt prøvd å fnne gode magnesiumlegeringer for å endre materialegenskapene.

De har klart å fremstille et nytt materiale, Mg2(FeH6)0.5(CoH5)0.5,, som er basert på en blanding av Mg2Fe- og Mg2Co-hydrid.

Forbindelsen har en lagringskapasitet på 4,8 vektprosent, som er ganske høyt, og frigjør hydrogen ved temperaturer på under 300 grader.

– Resultatet åpner for framstilling av tilsvarende materialer med enda bedre egenskaper. I dag har vi ikke materialet som løser alle problemene, men nanoteknologi kan gi et nødvendig gjennombrudd i forskningen.

– Hvis partiklene kan lages små, helt ned på nanonivå, kan materialene få andre egenskaper som kan gjøre dem bedre egnet. EU har startet et prosjekt på dette, kalt NANOHy, som vi også er med på, sier Bjørn Hauback.

Leder IEA-task

De siste 6-8 årene har det vært stor forskningsaktivitet i mange land innenfor lagring av hydrogen i faste materialer. I dag er 15 personer involvert i slikt arbeid ved IFE.

Bjørn Hauback leder det største hovedområdet (task) i det internasjonale energibyrået IEAs prosjekt «Hydrogen Implementation Agreement», som gjelder materialer for hydrogenlagring. 53 eksperter fra 18 land deltar i dette arbeidet.