Så kan nanotekniken göra vätgasbilar billiga

2017-09-12 11:18 John Edgren  

Nu kommer flera genombrott som kan pressa priset på vätgasbilar. Chalmers har utvecklat en nanolegering som minskar andelen platina i bränsleceller med 70 procent. I Delaware har man ersatt ädelmetallen med nanopartiklar av volframkarbid.

I vätgasdrivna bränslecellsbilar genereras strömmen på elektrokemisk väg. Förutsatt att drivmedlet har framställs på grön el är rent vatten motorns enda utsläpp. Med en lång räckvidd skulle vätgasbilarna kunna utmana både elbilar och fordon med förbränningsmotorer, men tyvärr är tekniken dyr. En anledning är att platina vanligtvis används som katalysator i bränslecellsstackarna – och ädelmetallen har ett kilopris på 256 000 kronor.

Men nu kommer flera tekniska genombrott som kan göra vätgasbilar konkurrenskraftiga.

Vid University of Delaware har ett team ingenjörer ersätt platinan med volframkarbid. Forskarna lyckades isolera nanopartiklarna och sedan får en väldigt jämn distribuering av dem. Deras nya metod gör det dessutom enklare att skala upp produktionen.

– Vi är bland de första som skapar ett material i nanoskala som samtidigt har en stor yta, och kan användas kommersiellt som katalysator, säger Dionisios Vlachos, chef för Catalysis Center for Energy Innovation vid University of Delaware.

Läs mer: Vad får vätgas för effekt i universum?

En råvara som kostar 1 200 kronor per kilo ger uppenbara fördelar, men volframkarbid-katalysatorn är också effektivare. Bränslecellernas membran slits med tiden och slitaget ökar om de utsätts för många våta/torra-cykler. Det visade sig att volframkarbiden fuktade membranet till en nivå som gav optimal prestanda.

Ämnet fångar också in fria radikaler innan de hinner degenerera membranet. Resultatet är att universitetets nanopartiklar har en bättre livslängd än andra alternativ. Samtidigt kan materialet öka bränslecellens effektivitet och därmed bidra till mindre stackar – med samma elproduktion, till ett lägre pris.

Även i Sverige forskas det kring bränsleceller. På Chalmers har man arbetat med platina som utgångspunkt, men hittat en nanolegering som är tio gånger mer effektiv.

– Det behövs en lösning på nanonivå för att kunna massproducera resurssmarta katalysatorer till bränsleceller. Med vår metod går det bara åt en tiondel så mycket platina för den mest krävande reaktionen. Totalt sett kan det minska platinamängden i en bränslecell med cirka 70 procent, säger Björn Wickman, forskare på institutionen för fysik på Chalmers.

Läs mer: Forskare: Hundra procent förnybart 2050

Forskningen sker i samarbete med Danmarks Tekniske Universitet, och deras genombrott presenterades innan sommaren. Det har tidigare varit känt att man kan få ner mängden platina i en bränslecell genom att blanda ämnet med andra metaller, exempelvis yttrium. Men hittills har ingen lyckats skapa legeringar i nanopartikelform på ett sätt som kan användas för storskalig produktion. Problemet har varit att yttriumet oxiderar i stället för att bilda legering med platinan.

Nu har Chalmersforskarna löst problemet. De sammanförde metallerna i en vakuumkammare med hjälp av en teknik som heter sputtring. Resultatet är en nanometertunn film av den nya legeringen – och den skapar förutsättningar för masstillverkade bränslecellskatalysatorer av platina och yttrium. För att det nya materialet ska fungera behöver dagens bränsleceller ändras något, men stora möjligheter öppnar sig.

– Förhoppningsvis öppnar det för att bränsleceller ska kunna ersätta fossila bränslen och även vara ett komplement till batteridrivna bilar, säger Björn Wickman.

John Edgren

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Senaste inom

vill du synas här? annonsera

Debatt

SPONSRAT INNEHÅLL

ANNONS