Wetenschappers hebben een nieuw materiaal ontdekt dat de sleutel zou kunnen zijn om het potentieel van voertuigen op waterstof te ontsluiten.

Terwijl de wereld uitkijkt naar een geleidelijke verschuiving van auto's en vrachtwagens op fossiele brandstoffen, groenere alternatieve technologieën worden onderzocht, zoals elektrische voertuigen op batterijen.

Een andere 'groene' technologie met veel potentie is waterstofstroom. Echter, een groot obstakel was de grootte, complexiteit, en kosten van de brandstofsystemen - tot nu toe.

Een internationaal team van onderzoekers, onder leiding van professor David Antonelli van de Lancaster University, heeft een nieuw materiaal van mangaanhydride ontdekt dat een oplossing biedt. Het nieuwe materiaal zou worden gebruikt om moleculaire zeven te maken in brandstoftanks - die de waterstof opslaan en naast brandstofcellen werken in een op waterstof aangedreven 'systeem'.

Het materiaal, genaamd KMH-1 (Kubas Mangaanhydride-1), zou het ontwerp van tanks mogelijk maken die veel kleiner zijn, goedkoper, handiger en energierijker dan bestaande waterstofbrandstoftechnologieën, en presteren aanzienlijk beter dan batterijaangedreven voertuigen.

Professor Antonelli, Leerstoel Fysische Chemie aan de Lancaster University en die dit gebied al meer dan 15 jaar onderzoekt, zei:"De productiekosten van ons materiaal zijn zo laag, en de energiedichtheid die het kan opslaan is zoveel hoger dan een lithium-ionbatterij, dat we waterstof-brandstofcelsystemen konden zien die vijf keer minder kosten dan lithium-ionbatterijen en een veel groter bereik bieden, waardoor ritten mogelijk tot ongeveer vier of vijf keer langer tussen tankbeurten mogelijk zijn."

Het materiaal maakt gebruik van een chemisch proces dat Kubas-binding wordt genoemd. Dit proces maakt de opslag van waterstof mogelijk door de waterstofatomen binnen een H2-molecuul op afstand te houden en werkt bij kamertemperatuur. Dit elimineert de noodzaak om te splitsen, en bind, de bindingen tussen atomen, processen die hoge energieën en extreme temperaturen vereisen en waarvoor complexe apparatuur nodig is.

Het KMH-1-materiaal absorbeert en slaat ook overtollige energie op, zodat externe warmte en koeling niet nodig zijn. Dit is cruciaal omdat het betekent dat koel- en verwarmingsapparatuur niet in voertuigen hoeft te worden gebruikt, resulterend in systemen met het potentieel om veel efficiënter te zijn dan bestaande ontwerpen.

De zeef werkt door waterstof te absorberen onder een druk van ongeveer 120 atmosfeer, wat minder is dan een typische duikfles. Vervolgens laat het waterstof uit de tank vrij in de brandstofcel wanneer de druk wordt opgeheven.

De experimenten van de onderzoekers laten zien dat het materiaal de opslag van vier keer zoveel waterstof in hetzelfde volume mogelijk maakt als bestaande waterstofbrandstoftechnologieën. Dit is geweldig voor autofabrikanten, omdat het hen de flexibiliteit biedt om voertuigen te ontwerpen met een groter bereik van maximaal vier keer, of hen toe te staan ​​de tanks tot een factor vier te verkleinen.

Hoewel voertuigen, inclusief auto's en vrachtwagens, zijn de meest voor de hand liggende toepassing, de onderzoekers denken dat er nog veel meer toepassingen zijn voor KMH-1.

"Dit materiaal kan ook worden gebruikt in draagbare apparaten zoals drones of in mobiele opladers, zodat mensen een week lang kunnen kamperen zonder hun apparaten op te laden, ", zei professor Antonelli. "Het echte voordeel dat dit met zich meebrengt, is in situaties waarin je verwacht voor lange tijd off-grid te zijn, zoals lange afstanden met vrachtwagens, drones, en robotica. Het kan ook worden gebruikt om een ​​huis of een afgelegen buurt op een brandstofcel te laten draaien."

De technologie is door de Universiteit van Zuid-Wales in licentie gegeven aan een spin-outbedrijf dat eigendom is van professor Antonelli, genaamd Kubagen.

Het onderzoek, die wordt beschreven in het artikel 'A Manganese Hydride Molecular Sieve for Practical Hydrogen' wordt gepubliceerd op de omslag en in de gedrukte versie van het academische tijdschrift Energie- en milieuwetenschappen .