Det nye hydrogenkonseptet til Ole Martin Løvvik, forsker ved SINTEF og Universitetet i Oslo, er nettopp publisert i tidsskriftet International Journal of Hydrogen Energy.

Den norske forskeren er svært optimistisk, selv om konseptet ikke er prøvd ut i praksis.

- Det vakre med systemet jeg foreslår, er at en unngår flere fundamentale begrensninger fra fysikkens side som eldre lagrings- og produksjonsmetoder har, sier Løvvik til forskning.no.

Høy temperatur

Selve nøkkelen i opplegget hans er altså at tanken tas ut og fylles utenfor bilen. Samt at hydrogenet både produseres og lagres på stasjonen. Transport av hydrogenet blir overflødig.

Kraftkilden er elektrisk energi, og hydrogenet blir til gjennom elektrolyse ved høy temperatur, altså at vann og hydrogen spaltes ved oppvarming.

Lagringen skjer i såkalte metallhydrider, som består av et metallpulver som suger til seg hydrogengass.

- Den varmen du får ut, er det lettere å benytte seg av, siden både lagring og produksjon er flyttet ut til stasjonen lokalt. Der vil nye tanker hele tiden stå lagret, slik at bilister som kommer inn får de gamle fjernet av roboter, mens nye settes på plass, sier Løvvik.

Han ser for seg at tanker kan fylles og settes til lagring om natten eller til andre tider på døgnet da presset på strømnettet er lavere.

- Da får man bedre tid, og presset på nettet blir mindre. I en innledende fase kan man benytte det eksisterende strømnettet, mener Løvvik.

Foreløpig på tegnebrettet

Veien fram til et hydrogensamfunn virker fortsatt lang, og Løvviks konsept er fortsatt på tegnebrettet.

Kun få prosent av dagens hydrogenproduksjon på verdensbasis skjer gjennom vannelektrolyse. Løvvik vet heller ikke hva som kan skje videre med konseptet hans.

- Jeg skulle gjerne sett at noen hadde tatt opp tråden, sier han, trekker fram at det finnes noen aktører i Norge som jobber innenfor feltet, som Hydro.

- Samtidig er det å si at dette er en langsiktig løsning, som må komme parallelt med innføring av fornybare energikilder. Vi kan ikke erstatte olje og bensin uten å ha et annet bærende alternativ, sier han til forskning.no.

Utfordringene er mange. I Løvviks tilfelle vil en av dem for eksempel være utvikling av et universelt system for utformingen av drivstofftanker.

Men det aller største problemet er snarere at hydrogen fortsatt ses på som en uferdig løsning.

Må bli billigere og mer miljøvennlig

Framtidas hydrogen må produseres enda mer miljøvennlig enn i dag, lagringen må fungere optimalt, og kostnadene må heller ikke bli for høye.

Her ligger mye av forklaringen på at det ruller så få hydrogenbiler rundt på verdens veier. Fossilt brensel har fortsatt et solid overtak.

Drømmen om den hydrogendrevne bil lever likevel, om enn på tegnebrettet og i mer eller mindre realiserte konsepter. Så langt har ingen funnet den ultimate suksessformel og kunnet omsette den til praksis.

Blant allerede utprøvde metoder er hydrogen lagret på drivstofftanker som komprimert gass under høyt trykk. Denne varianten har materialisert seg i den såkalte hydrogenveien mellom Stavanger og Oslo. Den er ikke ferdig, ei heller og en bil for kommersielt salg.

 - Ett av problemene med komprimert gass-varianten, er at trykktanken tar nesten all plassen i bilens bagasjerom. Så tar det også ganske lang tid å fylle en slik tank, i tillegg til at det er risiko forbundet med å ha hydrogen under så høyt trykk som rundt 700 Bar, sier forskeren.

Kjemiske reaksjoner går tregt

En annen lagringsvariant med den forjettede energibæreren, er ved hjelp av faste stoffer i form av metallpulver, såkalte hydrider.

Disse legges på tanken før man fyller, og fungerer nærmest som en svamp som suger til seg hydrogenet, når dette frigis.

I dette tilfellet kan man fylle ved vanlig temperatur og ikke så høyt trykk.

- Men de kjemiske reaksjonene går tregt, det kan ta en halvtime å fylle tanken. Jo fortere hydrogen går inn, jo mer varme må ut.

- Varmen som skal ut er i megawatt-klassen, omtrent som et lite kraftverk. På konferanser for 10-12 år siden, var det ingen som tenkte på dette, men så kom det rapporter om at man klarte å fylle tanker.

- Men det ble svært mye varme som det ikke var mulig å bli kvitt, sier Løvvik.

Som en svamp

Hva så med Løvviks konsept for lagring og fylling. Hvorfor skulle det være så mye bedre enn noe annet?

- En gasstank kan ikke få så mye høyere volumtetthet enn du har i dag. Tilsvarende kan du ikke redusere varmen fra metallhydrider. Det er en del grunnleggende utfordringer som ikke kan løses med de gamle metodene. Men det nye konseptet jeg foreslår, er grunnleggende sett uten begrensninger, mener Løvvik.

Hydrogen-systemet hans blir til ved hjelp av vannelektrolyse ved høy temperatur, altså at man med elektrisk kraft spalter vann til hydrogen- og oksygenmolekyler. Prosessen krever varme, og frigir hydrogen.

Samtidig brukes hydrogenet til å forvandle metallpulveret i tanken til metallhydrider, som er stabile kjemiske forbindelser. Tanken blir som en svamp som suger til seg det frigitte hydrogenet. Dette frigir varme, som så kan brukes i elektrolyseprosessen.

Nye drivstofftanker på stasjonen er vei til å bli fulle, med andre ord.

Aha-opplevelsen

Løvvik vil altså gjenbruke varmen fra reaksjonene til å forbedre elektrolysen. Ideen til konseptet fikk SINTEF-forskeren da han var på et møte som handlet om en hydrogenstasjon basert på gasstankbiler.

- Da får jeg aha-opplevelsen. Vi har ett system som vil bli kvitt varme, altså når hydrogen fylles på tankene, og ett som trenger varme, nemlig elektrolysen.

- Jeg tenkte at det går an å koble de to samme til ett system, og nøkkelen er å flytte tanken ut av bilen når den skal fylles. Da har vi en ressurs, når alt flyttes til stasjonen, sier Løvvik.

- Og siden metallhydrider benyttes, får vi ut varme som kan brukes til å gjøre elektrolyseprosessen mer effektiv.

Referanse:

Ole Martin Løvvik. Viable storage of hydrogen in materials with off-board recharging using high-temperature electrolysis. International Journal of Hydrogen Energy. doi:10.1016/j.ijhydene.2009.01.042