Hur ska framtidens vätgastankar hålla tätt?

(Uppdaterad)

Vätgas väntas bli en viktig pusselbit om vi ska kunna ställa om från fossila bränslen till fossilfria energiformer. Men det finns utmaningar. Ett är att vätgasmolekylerna är små och därför kan läcka igenom material som är täta mot andra gaser. Det här menar Graphmatech att man nu har en lösning på: ett kompositmaterial som innehåller det tvådimensionella supermaterialet grafen. 

– Grafen är ett multifunktionellt material. Det kan ge förbättrade egenskaper på många olika områden, däribland har det förmågan att fungera som ett barriärmaterial eftersom inga gaser går igenom grafen. I försök har vi kunnat minska vätgasutsläpp på materialnivå med över 40 procent jämfört med basmaterialet som inte innehåller grafen, berättar Torkel Nord Bjärneman, affärsutvecklare på Graphmatech. 

Tankar för vätgaslagring delas in i fem olika typer, I-V, där V bedöms vara det sista steget men också är långt ifrån färdigutvecklad.  

Typ IV består av kompositmaterial och har en “liner” på insidan som fungerar som gasbarriär. Denna tanktyp är lättare än de andra i dag använda varianterna, vilket gör den lämpad för moderna fordon. Och det är just i IV-tankar som Graphmatech ser en möjlig tillämpning av det nya materialet.

Industri under utveckling

Men hur stort är problemet med läckor från sådana tankar? Det kan inte Graphmatech svara på ännu, och förklarar det med att industrin fortfarande är under utveckling. Däremot lyfter Torkel Nord Bjärneman att utsläpp av vätgas i atmosfären har en negativ påverkan på klimatet. Gasens uppvärmningspotential är cirka elva gånger högre än koldioxid, sett över en 100-årshorisont. Det här får en särskild betydelse om vi ska ställa om och öka användningen av vätgas, menar han. 

– Om vi ska skifta till en vätgasdriven värld och stora mängder gas skulle läcka ut, då får det negativa effekter. Det skulle motarbeta anledningen till att vi vill gå över till vätgas, säger Torkel Nord Bjärneman. 

Graphmatech har inte publicerat någon vetenskaplig studie om materialet och har i nuläget inga planer på att göra det. Bolaget uppger också att man inte är färdig med utvecklingsarbetet, utan kommer att fortsätta med det, göra fler tester samt ta fram en livscykelanalys för att få fram mer data om materialet. 

– Vi har gjort tester hos kunder och på fristående testinstitut, och har sett att materialet fungerar, men vi kommer att fortsätta förbättra vår masterbatch. Vi vill bli en leverantör till vätgasindustrin och ser det här som ett stort första steg i rätt riktning, säger Torkel Nord Bjärneman. 

Den typiska kunden tror han kommer att vara forsknings- och utvecklingsavdelningar på industriföretag som tar fram nästa generations trycktankar och rör, för lagring och transport av vätgas.  

– Vi kommer nu att fortsätta vårt arbete kring materialet med våra partners, och ta fram fullskaliga prototyper som vätgastankar och rör för att kunna göra mer tester och validera materialet i industriella produktionsprocesser, avslutar Torkel Nord Bjärneman. 

Leif Asp är professor på avdelningen för material- och beräkningsmekanik vid Institutionen för industri- och materialvetenskap på Chalmers. Hans forskargrupp har nyligen börjat titta på lättviktstankar för flytande vätgas för vätgasdrivna flygplan.  

Han säger att det inte är nödvändigt att “dopa” polymerkompositer med grafen eller andra kompositmaterial för att öka barriärförmågan i specifikt vätgastankar. Det är framför allt vid tankning och tömning av tankar som det finns en risk att sprickor bildas, till följd av utmattning. Det är om sprickor bildas som gasen kan läcka ut. 

– En utmaning som jag ser för dessa vätgasdrivna system är rörkopplingar och fogar. Jag tror att läckage av vätgasen framför allt riskerar att ske där, säger han till Ny Teknik. 

Leif Asps forskargrupp jobbar med att utveckla ett kompositmaterialsystem som ska göra att materialen inte spricker.  

– Genom att inga sprickor uppkommer så kan man realisera en lättviktstank gjord i kolfiberkomposit, förklarar han för Ny Teknik.

”Ligger nog rätt i tiden”

Thomas Wågberg är professor i fysik på Umeå universitet. Han uppger liksom Graphmatech att det är svårt att säga hur stort problemet med vätgasläckor faktiskt är eller kan bli, eftersom det inte finns någon riktig forskning på det. Man har inte börjat med vätgaslagring i någon större utsträckning ännu. Men han tror att det kan bli en utmaning, och att Graphmatechs material därför kan ha en roll att spela. 

– De ligger nog rätt i tiden med att adressera den här typen av problematik, säger han till Ny Teknik. 

I Luleå, inom ramen för det stora Hybritprojektet, pågår försök med vätgaslagring i ett inklätt bergrum under mark i pilotskala.  

– Där pratar man om att belägga med någon slags komposit, berättar Thomas Wågberg. 

Det kommer att krävas mycket vätgaslagring om samhället ska kunna ställa om från fossilberoende till fossilfria energiformer, intygar han. Särskilt om det finns ett behov att producera vätgas när energin är billig, från sommar till vinter eller från en blåsig dag till en icke-blåsig dag.  

– Något man har pratat om inom ramen för omställningen är att använda “lätt modifierade” pipelines som tidigare har använts för naturgas. Men det fungerar i nuläget endast om man använder dem för en blandning av vätgas och naturgas, och endast för relativt små andelar vätgas, upp till 15 procent vätgas. Annars är inte dessa pipelines täta, säger Thomas Wågberg.