Hydrogenets hellige gral

Å finne et ideelt materiale for lagring av hydrogen, for eksempel til brenselceller, nærmer seg status som hydrogenforskernes hellige gral.

Publisert
Fylling av hydrogen på brenselcellebil. (Foto: Department of Energy, USA)
Fylling av hydrogen på brenselcellebil. (Foto: Department of Energy, USA)

European Synchrotron Research Facility

ESRF (European Synchrotron Research Facility) i Grenoble har vært et viktig verktøy i denne forskningen. En synkrotron utgjør svært kostbar infrastruktur. Norge er derfor medlem av ESRF som organisasjon og av SNBL (Swiss-Norwegian Beamline), én av de 40 strålelinjene i anlegget. Dette koster ca. 13 millioner kroner årlig. I tillegg har Forskningsrådet øremerket 5,5 millioner kroner årlig til norsk synkrotronrelatert forskning, innenfor en rekke fagfelt.

Å finne den rette blandingen som kan la seg fylle på en tank, samt lagre og frigjøre hydrogen under tilstrekkelig gunstige vilkår, er som å lete etter nåla i høystakken.

Forskere over hele verden leter. Finner de nåla, kan biler drevet med hydrogen som drivstoff i brenselceller bli et reelt, miljøvennlig alternativ.

– Jeg er helt sikker på at et slikt materiale lar seg finne, sier en optimistisk seniorforsker og seksjonsleder Bjørn Hauback ved Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller.

– På sikt er det faste stoffet metallhydrid den beste måten å lagre og transportere hydrogen på, fortsetter han.

Hvor i gitteret

IFEs forskere bruker en spesiell type røntgenstråler, synkrotronstråler, for å studere nøyaktig hvordan hydrogenatomene fordeler og beveger seg i metalhydridets molekylgitter.

Etter å ha prøvd og forkastet tidligere lovende blandinger, jobber IFE nå mest med bor-baserte blandinger.

– Bor er et lett grunnstoff med mange interessante egenskaper. Men vi studerer også egenskapene til grunnstoffer som lithium, magnesium og kalsium, sier Hauback.

Suksesskriterier

IFE-Forskerne Stefano Deledda (t.v.) og Magnus Sørby fra Institutt for energiteknikk har hatt mange opphold ved den sveitsisk-norske strålelinja. (Foto: Atle Abelsen)
IFE-Forskerne Stefano Deledda (t.v.) og Magnus Sørby fra Institutt for energiteknikk har hatt mange opphold ved den sveitsisk-norske strålelinja. (Foto: Atle Abelsen)

Bøygen er å finne fram til en blanding som man ikke trenger å tilføre så mye varmeenergi for at stoffet skal gi fra seg hydrogenatomene igjen.

– Vi bør finne fram til et materiale som kan avgi hydrogenet ved mindre enn 150 grader celsius, sier Hauback.

Et annet viktig kriterium er: hvor mye hydrogen man kan fylle i metallhydridet? Det amerikanske Department of Energy har satt seks vektprosent hydrogen som et ønsket mål på hvor effektivt hydrogen bør kunne lagres for at det skal være kommersielt akseptabelt.

Dagens kommersielle materialer har maksimalt to vektprosent.

For å kjøre Oslo–Trondheim trenger en bil med brenselceller 4 kg hydrogen. Med seks vektprosent vil vekten av lagringsmaterialet være mindre enn 70 kg. Med dagens to vektprosent ville vekten bli hele 200 kg.

– Vi tror at fire vektprosent vil bli en realistisk, akseptabel grenseverdi. Det kommer flere parametere inn, som for eksempel miljøkrav og tilgjengelighet, mener Hauback.

Knoppskudd

Professor Bjørn Hauback ved reaktoren JEEP II i laboratoriet på Kjeller.
Professor Bjørn Hauback ved reaktoren JEEP II i laboratoriet på Kjeller.

Han legger ikke skjul på en viss skuffelse over at de, etter relativt mange år, fremdeles synes å være like langt fra målet.

– Men, slik er forskningen. En dag finner en av oss plutselig nåla i høystakken. Og det kommer mange interessante resultater ut av forskningen, som blir verdifulle på andre felt.

Som et eksempel har Hauback og hans avdeling innledet et samarbeid med solcelle-laboratoriet på IFE.

– Det viser seg at neon metallhydrider har svært interessante egenskaper som gjør at de kan øke effektiviteten i solcellene. Det er kostbart i dag, men vi er sikre på at med litt mer innsats vil vi finne metoder som kan bringe kostnadene pr produserte kilowatt ned på et akseptabelt nivå.

Lenker:

Forskningsrådets program Synkrotronforskning (SYNKROTRON).

Den sveitsisk-norske strålelinja (SNBL)

European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)