VAD ÄR UTMANINGEN?Det är en växande medvetenhet i samhället om att fossila bränslen måste ersättas med förnyelsebara mer miljövänliga alternativ. I många avseenden är vätgas det ultimata alternativet, gasen kan enkelt tillverkas genom att sönderdela vatten in syrgas och vätgas med hjälp av många rena förnyelsebara energikällor och när gasen används blir restprodukterna energi och vanligt vatten igen. Den återvinningsbara energien kan användas för konventionell förbränning i bilmotorer för att värma hus, osv eller användas tillsammans med bränsleceller för att producera elektricitet i stor eller liten skala. Vätgas har mycket högt energiinnehåll per kilo, nästa tre gånger högre än bensin.Emellertid,finns det några basproblem förknippade med användandet av vätgas. Den höga diffusionshastigheten genom de flesta material p.g.a. vätemolekylens litenhet, väteförsprödning, etc, medför att det saknas effektiva lagringsmetoder. Det är den lättaste av alla gaser krävandes stora volymer även om den är högt komprimerad. Vätgas bildar lätt explosiva blandningar med luft och är dessutom färg och luktlös, omöjlig att upptäcka för en människa. Dessa problem har stoppat en allmän användning av gasen.
I ett globalt perspektiv pågår mycket forskning för att finna den bästa metoden att lagra och transportera vätgas, i ”nanotubes”, metallhydrider eller andra kemiska lösningar, osv. I dag finns bara två fungerande alternativ i praktiskt bruk, i stora högtryckstankar eller i flytande form vid kryogena temperaturer, ingen metod är särskilt bra.
HUR KAN PROJEKTET BIDRA TILL EN LÖSNING?
Basen i “the Hydrogen MacroSphere” konceptet är två idéer, idén med distribuerade tankar och idén med ett integrerat gashanteringschip. Avancerad Mikro System Teknik (MST) är den möjliggörande tekniken i gashanteringschipet. Vätgasen lagras under högt tryck i ett stort antal små autonoma undertankar, ”the MacroSpheres”. Det är tryckskillnaden mellan innre och yttre tryck som styr gasflödet till eller från undertanken. Ett gashanteringschip är monterat i varje undertank, som är stor som en golfboll. Systemet kombinerar bästa tänkbara lagringskapacitet tillgänglig med ett fokus på bekväm och lätt hantering för användaren. I det följande presenteras några utmärkande drag för systemet.
Lagringskapacitet, på systemnivå har lagringskapaciteten potentialen att bli den högsta uppnådda hitintills. Sfäriska tankar har enligt definition dubbla trycktåligheten jämfört med en i övrigt identisk cylindrisk tank, en sådan innehade världsrekordet med 11.3 wt% för några år sedan. Den exakta lagringskapaciteten är svår att uppskatta, eftersom den beror på många parametrar såsom säkerhetsfaktorer, livslängd (d.v.s. antal tryckcykler), accepterad prisnivå som påverkar kvaliten av fiberkompositen, osv. Givet några realistiska antaganden på systemkraven skattas lagringskapaciteten i wt% till mella 10 och 20 wt%, den lägre procentsatsen ger sannoligt ett mycket robust och felsäkert system.
Minimering av hanteringsrisker, metoden att lagra gasen i ett stort antal små autonoma tankar istället för ett fåtal stora tryckärl minskar hanteringsriskerna i flera avseenden. För det första finns det ingen hantering av högtryckkopplingar eller andra trycksatta komponenter som kan utgöra en riskfaktor om de blir slitna med tiden. För det andra, i händelse av en olycka så begränsar flera faktorer en utbredd skada. Det är ett distribuerat system utan fysik sammankoppling av individuella undertankar. Detta innebär att om arbetstanken blir förstörd så kommer ”the Hydrogen MacroSpheres” att spridas över ett större område, de flesta oskadade och eftersom de befinner sig i atmosfärstryck är de läcktäta och kan enkelt samlas ihop. En annan faktor är att komposittankar kan ges egenskapen att de delaminerar och läcker istället för att explodera om de misshandlas, det betyder att ett haveri av en tank inte sprider sig till närliggande tankar.
Låga driftskostnader, tanken med ett tur och retur system reducerar driftskostnaderna dramatiskt. Möjligheten att återfylla tankarna hundratals gånger har en enorm påverkan på driftskostnaderna över systemets livstid..
VILKA KOMMER ATT HA NYTTA AV RESULTATEN?
Konceptet är ett bra exempel på effekten av “disruptive technologies”. Framsteg inom ett tekniskt område kan plötsligt generera ett genombrott i ett helt annat. I det här fallet så har systemutvecklingen innom mikrosystemtekniken frambringat en helt ny metod för vätgaslagring med oöverträffade prestanda, en lagringskapacitet på 10-15%. Frånvaron av högtryckskomponenter och anslutningar kommer även att ha en stor inverkan på framtida konsumenters syn på lagring och hantering av gas, eftersom, den i många fall ogrundade rädslan, för högtryckslagring kommer att försvinna när användaren aldrig konfronteras med det höga trycket.
Inte bara individer, utan hela samhället kommer att ha stor nytta av projektet, om det kan bidra till ett allmänt bruk av en ren och förnyelsebar energibärare, som kan ersätta fossila bränslen.
