Det nye brint-koncept fra norske Ole Martin Løvvik, forsker ved SINTEF og Universitetet i Oslo, er netop publiceret i tidsskriftet 'International Journal of Hydrogen Energy'. Den norske forsker er meget optimistisk, selv om konceptet ikke er afprøvet i praksis.
»Det smukke ved det system jeg foreslår, er at man undgår flere fundamentale begrænsninger fra fysikkens side som ældre oplagrings- og produktionsmetoder har,« siger Løvvik.
Høj temperatur
Selve nøglen i hans oplæg er altså, at hele tanken tages ud og fyldes udenfor bilen. Samt at brinten både produceres og lagres på tankstationen. Transport af brint bliver overflødig. Kraftkilden er elektrisk energi, og brinten bliver til gennem elektrolyse ved høj temperatur, altså ved at vand spaltes elektrisk. Oplagringen sker i såkaldte metalhydrider, som består af et metalpulver som suger brint-gassen til sig.
»Den varme du får ud, er det lettere at anvende, eftersom både oplagring og produktion er flyttet ud til den lokale tankstation. Der vil nye tanke hele tiden stå opmagasineret, således at bilister, som kommer ind, får de gamle tanke fjernet af robotter, mens nye sættes ind,« siger Løvvik.
Han forestiller sig at tanke kan fyldes og sættes til oplagring om natten eller på andre tider af døgnet, hvor belastningen på el-nettet er lavere.
»Man får bedre tid, og presset på nettet bliver mindre. I en indledende fase kan man benytte det eksisterende elektricitetsnet,« mener Løvvik.
Foreløbig på tegnebrættet
Vejen frem mod et brintsamfund virker fortsat lang, og Løvviks koncept er stadig på tegnebrættet. Kun få procent af dagens brintproduktion på verdensplan sker gennem vandelektrolyse. Løvvik ved heller ikke, hvad der videre skal ske med hans koncept.
»Jeg havde gerne set, at nogen havde taget tråden op,« siger han og nævner, at der findes nogle aktører i Norge, som arbejder indenfor dette felt, såsom Norsk Hydro.
»Man må samtidig sige, at dette er en langsigtet løsning, som må komme parallelt med indførslen af fornybare energikilder. Vi kan ikke erstatte olie og benzin uden at have et andet bæredygtigt alternativ,« siger den norske forsker.
Udfordringerne er mange. I Løvviks tilfælde vil en af dem for eksempel være udvikling af et universelt system for udformningen af brændstoftanke. Men det allerstørste problem er snarere at brint stadig bliver betragtet som en ufærdig løsning.
Skal være billigere og mere miljøvenligt
Heri ligger meget af forklaringen på, at der kører så få brintbiler rundt på verdens veje. Fossilt brændstof har stadig et solidt greb om tingene.
Drømmen om den brintdrevne bil lever alligevel, om end på tegnebrættet og i mere eller mindre realiserede koncepter. Hidtil har ingen fundet den ultimative succesformel og kunnet omsætte denne til praksis. Blandt allerede afprøvede metoder er brint lagret i brændstoftanke som komprimeret gas under højt tryk. Denne variant har materialiseret sig i den såkaldte 'brintvej' mellem Stavanger og Oslo. Den er ikke færdig, og der er heller ikke en bil i kommercielt salg. »Et af problemerne med den komprimerede gas-løsning, er at tryktanken tager næsten al pladsen i bilens bagagerum. Desuden tager det også ganske lang tid at fylde en tank af den art, foruden at det er risiko forbundet med at have brint under så højt tryk som omkring 700 Bar,« siger forskeren.
Kemiske reaktioner går trægt
En anden oplagringsvariant af den forjættede brintenergi er ved hjælp af faste stoffer i form af et metalpulver, de såkaldte hydrider. Disse lægges i tanken før man fylder på, og fungerer nærmest som en svamp, der suger brinten til sig, når denne frigives.
I dette tilfælde kan man fylde op ved almindelige temperaturer og uden højt tryk.
»Men de kemiske reaktioner er sløve, det kan tage en halv time at fylde en tank. Jo hurtigere brinten skal ind, jo mere varme udvikles der, som jo skal væk.«
»Den varme, som skal fjernes, er i megawatt-klassen, omtrent som et lille kraftværk. På konferencer for 10-12 år siden, var der ingen, som tænkte på dette, men så kom der rapporter om, at det var lykkedes at fylde tanke op.«
»Men der blev udviklet en masse varme, som det ikke var muligt at slippe af med,« siger Løvvik.
Som en svamp
Hvad så med Løvviks koncept for oplagring og opfyldning. Hvorfor skulle det være så meget bedre end noget andet?
»En gastank kan ikke få ret meget større volumentæthed end man har i dag. Tilsvarende kan du ikke reducere varmen fra metalhydrider. Der er en del grundlæggende udfordringer, som ikke kan løses med de gamle metoder. Men det nye konceptet, som jeg foreslår, er grundlæggende set uden begrænsninger,« mener Løvvik.
I hans system bliver brinten til ved hjælp af vandelektrolyse ved høj temperatur, altså at man med elektrisk kraft spalter vand til brint- og ilt-molekyler. Processen kræver varme og frigiver brint. Samtidig anvendes brinten til at forvandle metalpulveret i tanken til metalhydrider, som er stabile kemiske forbindelser. Tanken bliver som en svamp, der suger den frigivne brint til sig. Dette frigiver varme, som så kan bruges i elektrolyseprocessen.
'Aha'-oplevelsen
Løvvik vil altså genbruge varmen fra reaktionerne til at forbedre elektrolysen. Ideen til konceptet fik SINTEF-forskeren, da han var til et møde, som handlede om en brint-tankstation baseret på gas-tankbiler.
»Så er det, jeg får 'aha'-oplevelsen. Vi har et system, som der skal fjernes varme fra, altså når brinten fyldes på tankene, og et som behøver varme, nemlig elektrolysen.«
»Jeg tænkte at man må kunne koble de to samme til et system, og nøglen til dette er at flytte tanken ud af bilen, når den skal fyldes op. Så har vi en ressource, når det hele samles på tankstationen,« siger Løvvik.
»Og eftersom der benyttes metalhydrider, får vi varme ud, som kan bruges til at gøre elektrolyseprocessen mere effektiv.«
© forskning.no. Oversat af Johnny Oreskov
