Onderzoekers van de University of Technology Sydney (UTS) en de Queensland University of Technology (QUT) hebben een nieuwe methode ontwikkeld om de laadtijden van vaste waterstof-brandstofcellen te verbeteren.

Waterstof krijgt veel aandacht als een efficiënte manier om "groene energie" uit hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon op te slaan. Samengeperst gas is de meest voorkomende vorm van waterstofopslag, maar het kan ook in vloeibare of vaste toestand worden opgeslagen.

Dr. Saidul Islam, van de University of Technology Sydney, zei dat opslag van vaste waterstof, en in het bijzonder metaalhydride, belangstelling trekt omdat het veiliger, compacter en goedkoper is dan gecomprimeerd gas of vloeistof, en het kan omkeerbaar absorberen en vrijgeven waterstof.

"Metaalhydride-waterstofopslagtechnologie is ideaal voor on-site waterstofproductie uit hernieuwbare elektrolyse. Het kan de waterstof voor langere perioden opslaan en als het eenmaal nodig is, kan het worden omgezet als gas of een vorm van thermische of elektrische energie wanneer het wordt omgezet via een brandstofcel." zei Dr. Islam.

"Toepassingen zijn onder meer waterstofcompressoren, oplaadbare batterijen, warmtepompen en warmteopslag, isotopenscheiding en waterstofzuivering. Het kan ook worden gebruikt om waterstof in de ruimte op te slaan, te gebruiken in satellieten en andere 'groene' ruimtetechnologie," zei hij.

Een probleem met metaalhydride voor de opslag van waterstofenergie is echter de lage thermische geleidbaarheid, wat leidt tot langzame laad- en ontlaadtijden.

Om dit aan te pakken, ontwikkelden de onderzoekers een nieuwe methode om de laad- en ontlaadtijden van waterstof in vaste toestand te verbeteren. De studie is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Scientific Reports .

Eerste auteur Puchanee Larpruenrudee, een Ph.D. kandidaat aan de UTS School of Mechanical and Mechatronic Engineering, zei dat snellere warmteafvoer uit de vaste brandstofcel resulteert in snellere oplaadtijden.

"Verschillende interne warmtewisselaars zijn ontworpen voor gebruik met metaalhydride-waterstofopslag. Deze omvatten rechte buizen, spiraalvormige of spiraalvormige buizen, U-vormige buizen en vinnen. Het gebruik van een spiraalvormige spiraal verbetert de warmte- en massaoverdracht in de opslag aanzienlijk."

"Dit komt door de secundaire circulatie en het grotere oppervlak voor warmteafvoer van het metaalhydridepoeder naar de koelvloeistof. In ons onderzoek is een spiraalvormige spiraal verder ontwikkeld om de prestaties van de warmteoverdracht te verbeteren."

De onderzoekers ontwikkelden een halfcilindrische spoel als interne warmtewisselaar, die de warmteoverdracht aanzienlijk verbeterde. De waterstoflaadtijd werd met 59% verminderd bij gebruik van de nieuwe halfcilindrische spoel in vergelijking met een traditionele spiraalvormige warmtewisselaar.

Ze werken nu aan de numerieke simulatie van het waterstofdesorptieproces en blijven de absorptietijden verbeteren. Hiervoor wordt de halfcilindrische spiraalwarmtewisselaar verder ontwikkeld.

Ten slotte willen de onderzoekers een nieuw ontwerp ontwikkelen voor de opslag van waterstofenergie, waarin andere typen warmtewisselaars worden gecombineerd. Ze hopen ook samen te werken met industriële partners om echte tankprestaties te onderzoeken op basis van de nieuwe warmtewisselaar. + Verder verkennen

Het creëren van waterstofopslagdeeltjes van micrometerformaat ingekapseld in op maat gemaakte polymeermembranen