A hidrogént a jövő energiaforrásának tekintik. Míg az első hidrogénhajtású autók már közlekednek a német utakon, az e-robogók számára a hidrogéntartály – amely nagy nyomáson tárolja az üzemanyagot – nem járható út. A powerpaste nevű anyag most alternatívát kínál: segítségével a hidrogén kémiai úton biztonságos módon tárolható, könnyen szállítható és tankolható drága töltőállomás-infrastruktúra nélkül. A drezdai Fraunhofer Gyártástechnológiai és Alkalmazott Anyagkutatási Intézet kutatócsoportja fejlesztette ki a magnézium-hidridre épülő pasztát.

A fosszilis tüzelőanyaggal működő Otto- és dízelmotorok a klímaváltozás miatt lassan elavulttá válnak – kiváltásukra számos ötlet született. Az egyik „üzemanyag-remény” a hidrogén, amelyet általában a légnyomás 700-szorosán nyomják a járművek tartályaiba. Innen áramlik egy üzemanyagcellába, ahol villamos energiává alakul. Az áram egy elektromos motort hajt. Ez a megközelítés mára már eléggé kiforrottnak számít az autók esetében: Németországban több száz hidrogénautó közlekedik. A német hidrogén-töltőállomások hálózatát a következő három évben 100-ról 400-ra tervezik bővíteni. Ez a metódus azonban kevéssé alkalmazható olyan kis járművek számára, mint az e-robogók és társaik: a nyomásnövekedés túl nagy lenne az üzemanyag-feltöltésnél.

A drezdai IFRA Fraunhofer Gyártástechnológiai és Alkalmazott Anyagkutatási Intézet kutatói kifejlesztettek egy kis járművek számára tökéletes hidrogén készítményt: a szilárd magnézium-hidridre épülő powerpastét, amelynek segítségével „a hidrogén szobahőmérsékleten tárolható környezeti, vagyis normál nyomáson, és szükség szerint újra felszabadítható” – magyarázza dr. Marcus Vogt, a Fraunhofer IFAM tudósa. Ez a módszer akkor is működik, ha a robogó órákig áll a napon a nyári melegben, mert a paszta csak 250 Celsius fok körül bomlik le. Az üzemanyag-feltöltés nagyon egyszerű: a benzinkút helyett a robogó vezetője egyszerűen kicserél egy patront, és csapvízzel megtölti a víztartályt – készen vagyunk. Ezt otthon vagy útközben is kényelmesen megtehető.

A paszta kiindulási anyaga a porított magnézium – ez az egyik leggyakoribb elem, ezért könnyen hozzáférhető alapanyagnak számít. 350 Celsius fokon és a légköri nyomás ötszörösével hidrogén segítségével magnézium-hidridé alakítják. Ezt követően hozzáadják az észtert és a fémsót, és a powerpaste készen is van. Menet közben a patronból kinyert anyaghoz a vizet a víztartályból adagolják, így gáz halmazállapotú hidrogén keletkezik. A mennyiséget dinamikusan igazítják az üzemanyagcella hidrogénigényéhez. A szükséges hidrogénnek csak a fele származik a powerpaste-ből, a másik felét a víz szolgáltatja. Az anyag energiatárolási sűrűsége óriási: jelentősen nagyobb, mint egy 700 bar-os nyomástartályé, az akkumulátorokhoz képest pedig tízszeres! – mondja boldogan Vogt. Mit jelent ez a gyakorlatban? Hasonló hatékonyságot, mint egy benzinmotor esetében. A felhasználási javaslatok köre széles: az elektromos meghajtású drónok akár hosszú órákat tölthetnek így a levegőben, és a kempingezők áramellátása sem függ(ene) többé a kiépített vezetékhálózattól.

A nagy hatótávolság mellett van még egy pont, amely a paszta mellett szól: míg a gáznemű hidrogén drága infrastruktúrát igényel, a powerpaste ott is használható, ahol nincs ilyen infrastruktúra. Más szóval: ahol nincs hidrogén töltőállomás. Ehelyett bármelyik benzinkút kínálhatja az anyagot patronokban vagy tartályokban. Mivel a paszta folyékony és szivattyúzható – ezért normál üzemanyag-feltöltési eljárással és viszonylag olcsó töltőrendszerekkel is feltölthető. A benzinkutak kezdetben kisebb mennyiségben, például fémhordóból kínálhatnák a powerpastet, és a kereslet szerint bővíthetnék a kínálatot – mindössze néhány tízezer eurós beruházási költségekkel.

Összehasonlításképpen: a nagy nyomású gáz halmazállapotú hidrogén töltőállomások jelenleg körülbelül egy-két millió euró befektetést igényelnek szivattyúnként. A paszta szállítása szintén olcsó: elvégre nincs szükség komplikált nyomástartályokra és nagyon hideg, folyékony hidrogénre.

A Fraunhofer IFAM már építi az első gyárat, amely a tervek szerint 2021 végén áll üzembe, és évente négy tonna powerpaste-et állít majd elő. Természetesen nem csak az e-robogók számára.

Forrás: https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2021/februar-2021/wasserstoffantriebe-fuer-e-scooter-und-co.html

Fotó: Fraunhofer IFAM