Waterstoftank lichter dan accu
Een legering van de metalen magnesium, titaan en nikkel absorbeert waterstof zo goed, dat met deze legering de toepassing van waterstof in auto's een stap dichter bij de praktijk is gekomen. Een waterstof'tank' voorzien van deze legering zou, verhoudingsgewijs, veertig procent minder wegen dan een accupakket. Dat blijkt uit onderzoek waarop FOM-promovendus Robin Gremaud op 16 oktober 2008 promoveert aan de Vrije Universiteit in Amsterdam.
Waterstof wordt gezien als een belangrijke, want schone, energiedrager van de toekomst. Dit gas kan in auto's direct worden gebruikt in een verbrandingsmotor, zoals in de waterstofauto van BMW, of via zogeheten brandstofcellen worden omgezet in elektrische energie, zoals in de Citaro-bussen die in Amsterdam-Noord rondrijden. Het grote probleem bij mobiele toepassing is om het zeer explosieve waterstofgas in een veilige vorm op te slaan. Daartoe worden vaak metalen gebruikt, die het gas in zich opnemen. Dat maakt waterstof'tanks' echter zeer zwaar.
De accu, de concurrerende vorm voor de opslag van elektrische energie, is nog slechter af. Om vierhonderd kilometer te rijden met een elektrische auto, met prestaties vergelijkbaar met die van de Toyota Prius, zou 317 kilo aan moderne lithiumaccu's moeten worden meegesleept. Met de lichte metaallegering van Gremaud is voor dezelfde afstand een waterstoftank van 'maar' tweehonderd kilo nodig. Hoewel deze nieuwe metaallegering belangrijk is voor de ontwikkeling van waterstof als energiedrager, is de heilige graal van waterstofopslag daarmee overigens nog niet gevonden.
Hydrogenografie
Voor opslag van waterstof komen in principe allerlei legeringen in aanmerking. Traditioneel wordt elke legering afzonderlijk getest. Bij zijn onderzoek heeft Gremaud gebruik gemaakt van een meetmethode voor de absorptie van waterstof in metalen. Deze is gebaseerd op het fenomeen van de 'schakelbare spiegels'. Onderzoekers van FOM en de Vrije Universiteit, in de groep van prof.dr. Ronald Griessen, ontdekten ruim tien jaar geleden dat bepaalde materialen hun spiegeling verliezen door opname van waterstof. De nu ontwikkelde meetmethode wordt hydrogenografie, ofwel waterstofschrijven, gedoopt. Hiermee heeft de promovendus de bruikbaarheid van duizenden verschillende samenstellingen van de metalen magnesium, titaan en nikkel tegelijkertijd kunnen onderzoeken.
Voor de meting worden de drie metalen elk vanuit een eigen bron in een dunne laag van zo'n ééntienduizendste millimeter op een doorzichtige ondergrond aangebracht volgens de zogeheten sputtermethode. Dat zorgt ervoor dat de drie metalen in vele verschillende mengverhoudingen op het plaatje terechtkomen. Door het plaatje bloot te stellen aan diverse hoeveelheden waterstof, is zelfs met het blote oog goed te zien bij welke samenstelling waterstof het beste wordt geabsorbeerd.
Deze waterstofmeettechniek is door Gremaud voor het eerst toegepast. Het Britse bedrijf Ilika in Southampton wil met behulp van deze techniek een waterstofanalysator gaan bouwen.
Meer informatie:
Robin Gremaud (Vrije Universiteit), telefoon (020) 444 74 59, www.nat.vu.nl/~gremaudr.
Het onderzoek van Gremaud is gefinancierd door NWO-Chemische Wetenschappen in het kader van het Nationale Programma 'Duurzame waterstof'.