Yhdysvaltain puolustusministeriön toimeksiannosta kehitetyssä pesusienimäisessä materiaalissa on potentiaalia vetyautovalmistajille.
Vetykaasun säilytykseen kehitetty kumouksellinen keksintö saattaa merkitä isoa läpimurtoa polttokennoautojen kehityksessä.
Uuden materiaalikeksinnön ominaisuuksia verrataan pesusieneen; se kykenee sitomaan ja päästämään erittäin suuria määriä vetyä. Materiaalin ansiosta vedyn säilytyspainetta kyetään merkittävästi alentamaan jonka ansiosta säilytys tapahtuu myös entistä taloudellisemmin, Britannian yleisradioyhtiö BBC kertoo.
Alumiinipohjainen materiaali koostuu miljardeista huokosista, joiden ansiosta yksi gramma sisältää pinta-alaa uskomattomalta tuntuvan jalkapallokentällisen verran.
Keksinnöstä vastaavat tiedemiehet kertovat, että tähän ”pesusieneen” kyetään varastoimaan vetymääriä, jotka käytännössä tekevät kalliit vetytankit tarpeettomiksi.
Helposti haihtuva vety
Vetyautojen vahvuutena pidetään niiden ympäristöystävällisyyttä. Ajoneuvon polttokennossa tapahtuvan sähkökemiallisen reaktion tuloksena syntyy sähkön ohella silkkaa vettä.
Tähän asti vetyautojen läpimurtoa on kuitenkin merkittävästi hidastanut muun muassa vetykaasun erittäin hankala säilytettävyys. Herkästi karkaavaa kaasua joudutaan säilyttämään kalliissa korkeapainetankeissa, joiden avulla vedyn hyötysuhde saadaan puristettua järkeviin mittoihin.
Normaalin ilmanpaineen vallitessa 100 kilometrin ajomatka edellyttää kilon verran vetyä. Saattaa kuulostaa yksinkertaiselta, mutta käytännössä se edellyttää 11 000 litran vetoista tankkia, mikä johtaisi kekseliäänkin autoinsinöörin epätoivon partaalle.
Ongelma kierretään erittäin korkeiden jopa 700 barin säilytyspaineiden avulla. Tämä mahdollistaa 4–5 vetykilon säilömisen, minkä turvin vetyauto kulkee noin 500 kilometrin matkan.
Säilytyspaineet ovat kuitenkin jopa 300 kertaa rengaspaineita korkeammat. Tämä edellyttää kalliita korkeapainetankkeja, jotka osaltaan nostavat vetyautojen valmistuskustannuksia.
Orgaaninen ihmeaine
Vetysienen kehittäjät uskovat nyt ratkaisseensa tämän säilytykseen liittyvän ongelman. Heidän mukaansa uuden menetelmän avulla voidaan säilöä mittavia vetymääriä entistä alhaisemmissa säilytyspaineissa.
He kutsuvat kehittämäänsä superhuokoista materiaalia orgaaniseksi metallirakenteeksi.
NU-1501:n nimellä kulkeva materiaali koostuu tutkijoiden mukaan metalli-ioneista ja orgaanisista molekyyleistä, jotka muodostavat kristallimaisia, huokoisia rakenteita.
– Keksintö muistuttaa pesusientä, mutta sen ontelot ovat erittäin tehokkaasti järjestyneet, tutkimusta johtanut amerikkalaisprofessori Omar Farha kuvailee.
– Keksimämme materiaali toimii pesusienen tavoin, mutta erittäin ohjelmoidusti. Paineen avulla se täytetään kaasumolekyyleillä ja puristetaan jälleen tyhjäksi.
Tutkijoiden mukaan keksinnön keskeinen saavutus on juuri säilytyspaineen huomattava aleneminen. Samalla poistuu kömpelöiden ja isojen säilytystankkien tarve.
– Tämä mahdollistaa valtavien vety- ja metaanimäärien varastoinnin auton orgaanisiin metallirakenteisiin. Se kyetään tekemään aiempaa huomattavasti matalamman paineen avulla, Farha tiivistää.
Läpimurto vielä kaukana
Farhan esittelemä keksintö sai alkunsa Yhdysvaltain puolustusministeriön toimeksiannosta. Siinä tutkittiin hermokaasuilta suojaavia kaasunaamarien sidosmateriaaleja.
Nyt hankkeen poikimien liikennesovellusten tutkimiseen on saatu tutkijoiden mukaan riittävä rahoitus.
Materiaali on ja läpäissyt Yhdysvaltain energiaministeriön ajoneuvojen polttoainesäilytystä ja -syöttöä koskevat erittäin tiukat määräykset.
Keksinnön läpimurto edellyttää kuitenkin suurten autovalmistajien merkittävää taloudellista panostusta ja kiinnostusta.
Lue myös: Vetyautosta ase ilmastomuutosta vastaan – voiko se haastaa sähköauton?