Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Het Duitse onderzoeksinstituut Fraunhofer heeft een manier gevonden om eenvoudig en veilig allerlei voer- en vliegtuigen aan te drijven.
Het leek er een tijdje op dat batterijen het helemaal gingen maken. Maar in de zoektocht naar vervangers voor fossiele brandstoffen blijkt waterstof wel degelijk nog een goede kanshebber te zijn. Nadeel is alleen dat de vloeibare H2 onder hoge druk moet worden opgeslagen. Bij auto’s en trucks is dat geen onoverkomelijk probleem, maar bij brommers, scooters en motoren is zo’n bom tussen je benen geen prettige gedachte of misschien zelfs een slecht idee. Onderzoekers van het Duitse Fraunhofer Instituut hebben patent aangevraagd op een mogelijke oplossing: powerpaste.
Lees ook:
700 bar
Waterstofvoertuigen zijn uitgerust met een versterkte tank die onder een druk van 700 bar met waterstof wordt gevuld. Deze tank voedt een brandstofcel die de waterstof omzet in elektriciteit en daarmee wordt een elektrische motor aangedreven die het voertuig voortstuwt.
Bij personenauto’s is deze technologie al ver gevorderd: op Nederlandse wegen rijden bijvoorbeeld al zo’n tweehonderd auto’s op waterstof en in Duitsland ook een paar honderd. Tegelijk wordt verwacht dat het netwerk van waterstofstations in Nederland de komende jaren met twaalf stations wordt uitgebreid. En in Duitsland zal dat aantal de komende drie jaar groeien van 100 tot 400.
Waterstofkauwgom
Maar zoal gezegd is waterstof momenteel geen optie voor kleine voertuigen, zoals elektrische scooters en motorfietsen. Daar kan de het nieuwe materiaal dus iets in betekenen. “Powerpaste slaat waterstof op in een chemische vorm bij kamertemperatuur en atmosferische druk en wordt dan vrijgegeven als dat nodig is,” legt Marcus Vogt uit. Vogt is onderzoeker bij Fraunhofer IFAM. En aangezien het kauwgomachtige goedje pas bij temperaturen van ongeveer 250 °C begint te ontleden, blijft het veilig, zelfs wanneer een e-scooter urenlang in de brandende zon staat.
Watertanken
Bovendien is het tanken uiterst eenvoudig. In plaats van naar het tankstation te gaan, hoeven rijders alleen maar een lege cartridge door een nieuwe te vervangen en vervolgens een tank met leidingwater bij te vullen. Dit kan zowel thuis als onderweg gebeuren.
Het uitgangsmateriaal van Powerpaste is magnesium, een van de meest beschikbare elementen op aarde en dus een gemakkelijk verkrijgbare grondstof. Magnesiumpoeder wordt gecombineerd met waterstof om magnesiumhydride te vormen in een proces dat plaatsvindt bij 350 °C en vijf tot zes maal de atmosferische druk. Vervolgens worden een ester (een organische verbinding) en een metaalzout toegevoegd om het eindproduct te vormen.
Grote energiedichtheid
Aan boord van het voertuig wordt de pasta door middel van een plunjer uit een patroon gedrukt. Als water wordt toegevoegd uit een tank aan boord, genereert de reactie waterstofgas en die kan vervolgens in een brandstofcel worden omgezet in elektriciteit. Eigenlijk is maar de helft van de waterstof afkomstig van de pasta; de rest komt uit het toegevoegde water.
“Powerpaste heeft een enorme energiedichtheid”, zegt Vogt. “Die is aanzienlijk hoger dan die van een hogedruktank van 700 bar. En vergeleken met batterijen heeft het een tien keer zo hoge energiedichtheid.” Dat zou dus een actieradius bieden die vergelijkbaar is met – of zelfs groter dan – die van benzine. En het levert zelfs een hogere actieradius dan gecomprimeerde waterstof.
Meer dan scooters
Volgens de onderzoekers zou het materiaal ook een interessante optie kunnen zijn voor auto’s, bestelwagens en als range extenders in batterij-aangedreven elektrische voertuigen. Maar ook om bijvoorbeeld grote waterstofaangedreven drones langere tijd in de lucht te houden.
En er is nog een ander voordeel. In tegenstelling tot gasvormige waterstof, heb je er geen dure infrastructuur voor nodig. Op plaatsen waar geen waterstofstations zijn, zou je de een bus of een patroon met de ‘waterstofpasta’ gewoon in de shop van het benzinestations kunnen kopen. En het is zelfs ‘verpompbaar,’ zodat het ook in vaten kan worden aangeleverd.
Op dit moment wordt er een productie-installatie voor Powerpaste gebouwd in het Fraunhofer Project Center for Energy Storage and Systems. Deze nieuwe faciliteit, die in 2021 operationeel moet worden, zal tot vier ton per jaar kunnen produceren.
Bronnen: Fraunhofer Institute, New Atlas
Beeld: Fraunhofer