A hidrogéntárolás fejlesztésén dolgozik a General Motors

A General Motors és a kaliforniai Sandia Nemzeti Laboratórium összefogott egy fémhidrideken alapuló hidrogéntárolási módszer kifejlesztése és tesztelése érdekében.

A fémhidridek, melyek hidrogénnel kombinált fémötvözetek, képesek szerkezetükben lekötni és eltárolni, majd hőnek kitéve kiereszteni a hidrogént. Ezután egy üzemanyagcella rendszerben a hidrogént oxigénnel vegyítve elektromosság termelődik. A GM és a Sandia, az Egyesült Államok Nemzeti Nukleárisbiztonsági Minisztériumának laboratóriuma, egy négyéves, 10 milliárd dolláros program keretein belül fogja kifejleszteni és tesztelni azokat a tartályokat, melyek egy összetett hidridben, a nátrium alumínium hidridben, röviden nátrium alanátban tárolják a hidrogént. A cél egy szilárd állapotú hidrogéntároló tartály elő-prototípusának kifejlesztése, ami több hidrogén tárolására képes egy üzemanyagcellás járműben, mint a jelenlegi hagyományosnak mondható hidrogéntárolási módszerek. A kutatók remélik sikerül kialakítani egy olyan tartályt, ami bármilyen szilárd állapotú hidrogéntárolóhoz illeszthető.


A Sandia munkatársa, Mark Zimmerman egy hidrogéntároló tartállyal
"A hidridek igen ígéretesek, segítségükkel egy nap megnövelhetjük az üzemanyagcellás járművek arányát" - mondta Jim Spearot, a GM Fejlett Hidrogén Tárolási Programjának igazgatója. "Tudjuk, hogy rengeteg kutatómunkát kell még elvégeznünk, mind a használatba vevendő hidridek, mind a tároláshoz szükséges tartályok terén. Úgy vélem a Sandiával közös projekthez hasonló törekvések lépésről lépésre közelebb vihetnek a célhoz."

A GM és a Sandia programja része annak a közös törekvésnek, ami arra irányul, hogy vezetési táv szempontjából egy tank benzinnek megfelelő mennyiségű hidrogént tudjanak eltárolni egy üzemanyagcellás járműben. A jelenlegi vezető tárolási módszerek folyékony és sűrített gázokat foglalnak magukban. Mindazonáltal a mai napig ezen technikák egyike sem volt képes felvenni a versenyt közlekedési időben és távolságban a benzines járművekkel. "Olyan tárolóeszközt tervezünk, ami megfelel a hőkezelési követelményeknek, valamint a méret és súlybeli megszorításoknak" - magyarázta Chris Moen, a Sandia tudományos és műszaki vezetője. "Kutatóink nagy izgalommal vágnak bele, hogy alkalmazhassák egyedülálló, tudományos kutatásokon alapuló tervezési és elemzési képességeiket egy életképes megoldás megalkotása érdekében."

"Ez az a fajta köz és magán kutatási együttműködés, ami segít megvalósítani az elnökünk azon vízióját mely szerint a 2003-ban született gyerekek már környezetbarát, hidrogénüzemű autókat vezethessenek" - nyilatkozott Spencer Abraham, energiaügyi miniszter. "Hosszútávon a tiszta, hatékony hidrogén üzemanyag technikák, mint ez is, függetlenebbé teszi a nemzetet a külföldi energiaforrásoktól."


2003-ban Bush a kutatások felgyorsítása érdekében valóban bejelentette az úgynevezett Hidrogén Üzemanyag Kezdeményezést, ami 5 évre (2004-2008) 1,2 milliárd dollárt kapott a költségvetésből. A Sandia kutatási törekvései megfelelnek Bush elvárásainak, melyekkel csökkenteni kívánja az Egyesült Államok egyre növekvő olajfüggőségét, amit kénytelen külföldről beszerezni.

A GM-Sandia projekt - ami egyébként magánfinanszírozású és elkülönül az elnök kezdeményezésétől - két fázisra bomlik. Az első fázisban a program tanulmányozza a nátrium alanát tároló tartály műszaki kivitelezését. Ennek keretében a kutatók hő és mechanikai modellezéssel elemzik a lehetséges kialakításokat, kifejlesztik a hidrogén átvitelhez és tároláshoz szükséges vezérlőrendszereket és a belső hőkezelést. A tudósok ezen belül különböző alakzatokat is tesztelnek, hogy lássák melyik a legalkalmasabb a célra. A második fázisban az ígéretes tartály kialakításokat szigorú biztonsági teszteknek vetik alá, majd végül elkészítik a program első fázisából nyert ismereteken alapuló nátrium alanát hidrogén tárolótartály elő-prototípusát.

Terry Johnson egy tesztkészülékkel

Az alkalmazás egyik lehetséges módszere szerint az alanátot előre betöltik a tartályba, ahol az feladja hidrogénjét, így nátrium hidrid és alumínium keverékévé válik. Az autós gázhalmazállapotú hidrogénnel tölti fel a tankot. A feltöltés közben az alumínium és nátrium hidrid keverék elnyeli a hidrogént és visszaalakul alanáttá, ami innentől kezdve - amint az üzemanyagcellának szüksége van rá - készen áll a hidrogén átengedésére. A tartályban a hidrogén alacsony nyomáson tárolódik, ami nagy előny a jelenlegi módszerekkel szemben, de természetesen itt is akadnak elhárítandó akadályok.

A dolog egyik hátulütője, hogy a jelenlegi fémhidridek - mint a szóban forgó nátrium alanát is - túl magas hőmérsékleten üzemelnek, ami a hatásfok csökkenéshez vezet, mivel a hidrogén egy részét fel kell használni a maradék hidrogén felszabadításához. Egy másik kihívás a hidrogén újra lekötési idejének csökkentése: jelenleg az újratöltéshez legalább 30 perc szükséges.

Mind a GM, mind a Sandia együttműködésükön kívül azon dolgoznak, hogy megtalálják azokat az ötvözeteket, melyek képesek nagyobb mennyiségű hidrogén tárolására és az alacsonyabb hőfokokon való működésre. A feltöltési és az újratöltődési idő csökkentése egy másik kulcsfontosságú terület, melyben segítséget jelenthet az Energiaügyi Minisztérium 2005-ös pénzügyi évre kiírt támogatása, a "Grand Challenge", ami egy a hidrogén biztonságos és hatékony tárolására képes új anyagosztály kifejlesztését célozza.