Ny katalysator banar väg för bränsle laddat med vätgas

För att minska koldioxidutsläpp från fossila bränslen behövs alternativa sätt att producera, lagra och omvandla energi. Här ser många vätgas som en framtida lösning för klimatsmart energilagring.

– Men gas kan vara svårt att hantera, och därför tittar vi på flytande bränsle laddat med väte som kan fyllas på vid en mack, ungefär på samma sätt som sker vid bensinstationer i dag, säger forskaren Ola Wendt vid Lunds universitet.

Forskarna har undersökt en ny metod för ett framtida flytande fordonsbränsle. Det består av en vätska som en fast katalysator omvandlar till vätgas. Den använda vätskan töms sedan ur tanken, laddas med väte och kan därefter användas på nytt.

Forskarna vid Lunds universitet har i två studier visat att metoden fungerar. Det rör sig dock om grundforskning, men skulle kunna bli ett effektivt energilagringssystem i framtiden, menar forskarna.

– Vår katalysator är bland de mest effektiva som finns, i alla fall om man tittar i den öppna litteraturen, säger Ola Wendt.

Katalysator frigör väte från vätska

Konceptet som kallas LOHC, reversibla flytande organiska vätgasbärare, är inte nytt i sig. Utmaningen ligger i att hitta en så effektiv katalysator som möjligt för att kunna utvinna vätet ur vätskan.

Systemet är tänkt att fungera genom att man har en vätska som är ”laddad” med vätgas. Vätskan pumpas genom en fast katalysator som utvinner vätgasen. Denna kan användas i en bränslecell – som omvandlar kemiskt bränsle till el – medan den ”urladdade” vätskan fortsätter till en annan tank. Det enda utsläppet blir då vatten, men även aceton som dock kan återanvändas.

Den urladdade vätskan kan man sedan tömma på en mack för att sedan fylla på ny, laddad vätska. Den laddade vätskan skulle troligen behöva produceras i stor skala, att jämföra med dagens raffinaderier.

– Vi omsatte mer än 99 procent av vätgasen som fanns i vätskan, säger Ola Wendt.

Flera utmaningar finns

Forskarna har också räknat på om det skulle kunna gå att använda bränslet till större fordon som bussar, lastbilar och flygplan.

– Med de stora tankar de har skulle man kunna komma nästan lika många mil som på en tank med diesel. Man skulle också få ut 50 procent mer energimängd jämfört med komprimerad vätgas, säger Ola Wendt.

Men en hel del utmaningar återstår. En är att katalysatorns livslängd är ganska begränsad. En annan att metallen iridium, som katalysatorn är baserad på, är dyr.

– Men vi räknar med att man behöver ungefär två gram iridium till en bil. Det kan jämföras med dagens avgasreningskatalysatorer, som innehåller cirka tre gram platina, palladium och rodium som också är dyra metaller, säger Ola Wendt.

Produktionen av vätgas inte miljövänlig

Ett annat problem är hur vätgas framställs. Idag är den mesta av produktionen inte klimatvänlig. Vätgasen ska också lagras och transporteras på ett bra sätt, vilket inte är helt enkelt idag. Dessutom finns risker med att tanka komprimerad vätgas. Allt detta hoppas Lundaforskarna lösa med sin metod.

– 98 procent av all vätgas i dag är fossil och produceras från naturgas. Där är biprodukten koldioxid. Ur miljösynpunkt är premissen att framställa vätgas för stål, batterier och bränsle meningslös om det sker med fossil naturgas, säger Ola Wendt.

Det här är en teknisk lösning som baseras på grundforskning. Skulle man satsa på en färdig produkt skulle ett koncept kunna finnas klart på tio års sikt, tror Ola Wendt. Men en förutsättning är då att det är ekonomiskt genomförbart och att intresse finns från samhällets sida.

Vetenskapliga studier:

Acceptorless dehydrogenation of 4-methylpiperidine by supported pincer-ligated iridium catalysts in continuous flow, Catalysis Science & Technology.

Iridium-Catalyzed Dehydrogenation in a Continuous Flow Reactor for Practical On-Board Hydrogen Generation From Liquid Organic Hydrogen Carriers, Chemistry Europe.

Kontakt:

Ola Wendt, professor vid Centrum för analys och syntes vid kemiska institutionen vid Lunds tekniska högskola, ola.wendt@chem.lu.se