Weet je nog die wetenschappelijke experimentauto's aangedreven door water? Die technologie zou Australië kunnen helpen zijn economie koolstofarm te maken en een belangrijke speler te worden in een wereld zonder uitstoot.

Heb je ooit het wetenschappelijke experiment op school gedaan waarbij je kleine plastic auto's van brandstof hebt voorzien met water?

Die nette kleine jongens waren een coole manier om over elektrolyse te leren, het proces waarbij elektriciteit wordt gebruikt om water in twee gassen te splitsen:waterstof en zuurstof. Deze gassen werden de brandstof, en zip! De auto zou bewegen.

Een leuke wetenschappelijke demonstratie, zeker. Maar wat als deze technologie zou kunnen worden gebruikt om de economie koolstofarm te maken en een waardevolle exportindustrie voor Australië op te zetten?

De sleutel tot het ontsluiten van het potentieel van vloeibare waterstof in de energie-industrie is Steph Munro. Ze is een expert op het gebied van chemische technologie en gastonderzoeker bij UWA's Australian Centre for LNG Futures. Steph maakt deel uit van een team dat werkt aan het maken van waterstof een levensvatbare energiebron.

"In recente jaren, we hebben een toenemende druk gezien om de economie koolstofarm te maken, en de overheid moedigt dit aan, ' zegt Stef.

"Toekomstig energieverbruik zal afkomstig zijn van groenere bronnen, en waterstof zal mogelijk een belangrijke speler op dit gebied zijn."

Dus hoe werkt waterstof als brandstof?

Brandwond, baby!

Wanneer verbrand, waterstof produceert water en geeft veel warmte af als energie. Dat maakt het een geweldige brandstof zonder CO2-uitstoot. Maar hoe werkt het proces?

Tot nu, waterstof is voornamelijk gebruikt voor verschillende industriële processen. Maar er is een grote kans om waterstof te gebruiken voor elektriciteit, vervoer, warmte en meer.

"Waterstof is een belangrijke speler op dit gebied geworden. En dat komt omdat het perfect is voor het koolstofarm maken van delen van de economie die moeilijk te elektrificeren zijn, ' zegt Stef.

Neem langeafstandsvrachtwagens, bijvoorbeeld. Omdat ze zulke grote afstanden afleggen, elektrische batterijen zijn niet geschikt. Geen enkele batterij kan de vereiste afstand overbruggen, en het duurt te lang om op te laden. Maar een vrachtwagen op waterstof kan snel worden getankt, net als een vrachtwagen op diesel.

Dus dat kleine speelgoedautootje met brandstofcel uit de wetenschapsklas? Stel je voor dat, maar een vrachtwagen voor lange afstanden.

Wereldwijd gaan

Naarmate de wereldwijde vraag naar waterstof groeit, het exporteren van waterstof kan groot zijn voor Australië.

in 2030, de jaarlijkse vraag naar vloeibare waterstof uit China, Japan, Zuid-Korea en Singapore zullen waarschijnlijk 3,8 miljoen ton zijn, volgens CSIRO. Dat zou bijna $ 10 miljard per jaar kunnen vertegenwoordigen voor de Australische economie.

"Er is een kans voor Australië om waterstof te exporteren naar landen die niet over de infrastructuur voor hernieuwbare energie beschikken om hun economie koolstofarm te maken. ' zegt Stef.

Dus waar wachten we op?

De uitdagingen

Zoals alles waarvoor nieuwe infrastructuur nodig is, er zijn belangrijke uitdagingen te overwinnen.

"De grootste uitdaging met waterstof is dat het onder atmosferische omstandigheden bestaat als een gas, die een groot volume in beslag neemt, " zegt Steph. "Dat kan een probleem zijn als je 900 wilt importeren, 000 ton als brandstof."

"Daarom wordt aardgas geëxporteerd als LNG of vloeibaar aardgas."

Maar dat betekent niet dat het gemakkelijk is om waterstof vloeibaar te maken. Om gassen vloeibaar te maken, je moet ze afkoelen tot zeer koude temperaturen.

"Aardgas wordt vloeibaar bij -161°C, maar waterstofgas wordt vloeibaar bij -253°C. Dat kost veel energie, ' zegt Stef.

Het is zo moeilijk om dingen af ​​te koelen dat, in een tank met vloeibare waterstof, meer dan een derde van de energie gaat naar het vloeibaar maken ervan.

"We werken momenteel aan het benutten van onze kennis op het gebied van LNG om liquefactie energie-efficiënter te maken, ' zegt Stef.

"Er zijn een aantal conceptuele modellen van vloeibaarmakingsinstallaties die veel efficiënter zijn. De volgende stap is het ontwikkelen van die conceptuele installaties in werkelijkheid."

En tenslotte, vloeibare waterstof is gewoon een beetje raar. "Omdat vloeibare waterstof bij zulke koude temperaturen bestaat, we begrijpen het nog niet helemaal. Dat maakt het gladstrijken van inefficiënties behoorlijk moeilijk, ' zegt Stef.

“Vanwege deze uitdagingen we zullen waarschijnlijk een waterstofindustrie zien die meerdere technologieën omarmt, niet alleen vloeibare waterstof."

De volgende stappen

Hoewel er uitdagingen zijn, slimme koppen werken eraan om ze te ontmoeten.

Ondertussen, we gaan spelen met ons brandstofcelspeelgoed.

Dit artikel verscheen voor het eerst op Particle, een wetenschappelijke nieuwswebsite gebaseerd op Scitech, Perth, Australië. Lees het originele artikel.