Forskere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) har udviklet en ny type brændselscelle, som skal køre på flydende natriummetal.
En brændselscelle skaber elektrisk energi gennem en kemisk reaktion. Forskerne mener, at teknologien vil kunne bruges i transportsektorer, hvor det er svært at reducere udledningen af drivhusgasser – blandt andet i fly- og skibstrafikken.
Brændselscellen benytter natriummetal, et materiale som ifølge forskerne er tilgængeligt, billigt og kan udvindes fra almindeligt salt. Metallet reagerer med ilt fra luften og producerer energi.
Restproduktet kan til og med bruges til at fange CO2, forklarer forskerne.
»Vi forventer faktisk, at folk vil synes, dette er en helt vanvittig idé,« siger Yet-Ming Chiang, som er forsker og ingeniør ved MIT, i en pressemeddelelse.
»Hvis de ikke gør, bliver jeg lidt skuffet, for hvis ingen synes, noget er helt tosset i starten, er det formentlig heller ikke særlig banebrydende.«
Men der er i hvert fald én, som synes det er en vanvittig idé. Det er Federico Zenith, som er seniorforsker ved ét af Europas største uafhængige forskningsinstitutter SINTEF i Norge og ekspert i brændselsceller.
»Jeg troede egentlig, at løbet var kørt for eksotiske brændselsceller for flere år siden, men det er altid sjovt at se, at nogle forskere vover sig langt fra alfarvej.«
Højere energitæthed end i batterier
Elfly kan reducere udledningen af CO2, men der er begrænsninger: Man får ikke lige så meget energi per vægtenhed med et batteri som med benzin. Batterierne bliver for tunge til lange flyvninger.
Prototypen, som forskerne ved MIT har udviklet, kan opnå en højere energitæthed per vægtenhed, ifølge en artikel fra universitetet.
Forskerne estimerer, at deres prototype kan levere en energitæthed på 1.200 watttimer per kilo. Det er langt mere end de 300 watttimer per kilo, som kommercielle lithium-ion-batterier kan levere. Det er den mest anvendte batteritype i dag.
Opfindelsen begyndte med forskning i metal-luft-batterier, som bruger metaller som jern, zink eller aluminium samt ilt fra omgivelserne.
»Folk har kendt til den energitæthed, man kan opnå med metal-luft-batterier, i rigtig lang tid. Det har været enormt attraktivt, men det er bare aldrig blevet realiseret i praksis,« siger Yet-Ming Chiang, som har ledet det nye studie.
En udfordring med batterierne har været at lade dem op igen. Yet-Ming Chiang ønskede i stedet udforske muligheden for at lave en brændselscelle med metal og luft, som ikke behøver opladning.
Brændstoffet bruges op og skal derefter genopfyldes.
Fange CO2 fra fly?
Prototypen, forskerne har udviklet, bruger natriummetal, som smelter ved 98 grader. I eksperimenterne arbejdede forskerne derfor med en temperatur mellem 110 og 130 grader.
De brugte luft med en kontrolleret fugtighedsgrad for at sikre, at restproduktet blev flydende, hvilket gav den bedste effektivitet.
Natrium reagerer imidlertid eksplosivt med vand, hvilket er en sikkerhedsrisiko.
Ifølge Yet-Ming Chiang vil der i deres design ikke være nok vand til stede til, at der kan opstå farlige reaktioner.
Bliver til ingrediens brugt i afløbsrens
Restproduktet fra brændselscellen er natriumhydroxid, også kendt som kaustisk soda, en stærk base, der blandt andet bruges i afløbsrens.
Forskerne forestiller sig, at det kan udledes fra et fly, der benytter teknologien, ifølge pressemeddelelsen.
Natriumhydroxid binder sig let til CO2 og bliver til et fast stof, natron, som blandt andet bruges i bagepulver.
CO2 fanges i processen, og natron, der havner i havet, kan være med til at modvirke havforsuring.
Det er blevet foreslået at teste udledning af natriumhydroxid i havet som en form for klimafiksering, hvilket Mongabay har skrevet om.
Et andet forslag er, at restproduktet kan opsamles og sælges.
»Kan ikke bare dumpe det fra et fly«
Yet-Ming Chiang har stiftet virksomheden Propel Aero med det mål at kommercialisere idéen.
»Vi håber at få noget i luften i løbet af det næste år,« siger Yet-Ming Chiang.
For eksempel en drone. Det lyder jo lovende, men er idéen realistisk?
Absolut ikke, mener Federico Zenith fra SINTEF.
»Det er ganske vist sandt, at man kan bruge natriumhydroxid til at fange CO2, men det er jo hovedingrediensen i afløbsrens. Man kan ikke bare dumpe det ud af et fly. Det er miljøkriminalitet, og der er strenge love imod den slags.«
Han tror heller ikke på idéen om at opsamle og sælge restproduktet.
»Vi kan lige så godt sige, at man kan fange CO2 fra udstødningen på en fossilbil og bruge det til at lave sodavand. Det er det samme kemikalie, og der findes jo et marked for det. Men folk gør det ikke, fordi det er kompliceret at udføre, og fordi det ikke giver økonomisk mening.«
Natriumhydroxid er en vigtig basekemikalie, men efterspørgslen er slet ikke i nærheden af omsætningen af fossile brændstoffer, siger Federico Zenith.
Skal også medbringe vand
Federico Zenith husker tilbage til sin tid som ph.d.-studerende, hvor der ‘hver uge eller måned’ blev offentliggjort studier om en ny brændselscelle.
»Det virkede som en let måde at blive publiceret på, bare at finde på en ny brændselscelle; nogle blev hurtigt glemt, andre fandt deres niche. Det her er en ret eksotisk brændselscelle,« siger han.
For det første skal natrium opvarmes til over 100 grader for at være flydende. Ved denne temperatur kan natrium selvantænde ved kontakt med luft, for eksempel i tilfælde af en lækage.
Forskerne skriver også, at der skal fugtig luft til for, at restproduktet kan blive flydende.
\ Læs også
»Det betyder, at man skal medbringe en hel del vand, hvis et fly skal kunne flyve på dette. Du finder ikke vand i luften i 10.000 meters højde. Der er minus 50 grader og praktisk talt ingen fugtighed. Det bliver dyrt, hvis man skal medbringe flere tons vand på flyet, selvom det ikke er umuligt,« siger Federico Zenith.
Der er også en række sikkerhedsaspekter.
»Hvad hvis flyet er tvunget til at nødlande? Det er slemt nok med flybenzin, men hvad skal man stille op med natrium og natriumhydroxid i blandingen?«
»Brandfolkene vil ikke kunne bruge vand til at slukke en eventuel brand. Og hvad hvis man er nødt til at dumpe brændstof lige før en nødlanding. Det flydende natrium vil jo selvantænde ved kontakt med luft.«
»Går over stregen«
Federico Zenith påpeger også, at energitætheden per kilo er meget højere for brint, flybenzin eller bæredygtigt flybrændstof.
»At de sigter mod at bruge det til at flyve, synes jeg er det rene galimatias. Det er svært nok med brint, som har over 10 gange så høj energitæthed som natrium. Mere vægt i brændstoffet betyder straks mindre lastekapacitet og lavere indtjening, og en så tung teknologi er efter min mening helt uegnet.«
Han stiller også spørgsmålstegn ved beregningen af prisen i studiet.
»De prøver at skabe opmærksomhed, og jeg synes, de går over stregen, når de antager, at salget af biproduktet klor kan dække 90 procent af natriums produktionsomkostning. Markedet for klor er ganske vist ikke lille, men så stort er det altså heller ikke.«
Federico Zenith siger, at forskningen i sig selv er teknisk solid og grundigt udført, men at de foreslåede anvendelser ikke er særlig troværdige.
»Det kan godt være, at jeg mangler fantasi, men jeg ser ingen oplagte anvendelsesområder.«
©Forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark. Læs den oprindelige artikel her.
