Waterstofopslag in ijskristallen verkleint tank elektrische auto

Amerikaanse onderzoekers hebben een nieuwe methode gevonden om waterstof op te slaan: ze laten het gas onder hoge druk en bij lage temperatuur samen met water moleculaire kristallen vormen. Door die te verwarmen kan het waterstof weer worden vrijgemaakt om te worden omgezet in elektriciteit in een brandstofcel of in mechanische energie in een verbrandingsmotor. Opslag in dit soort moleculaire kristallen kan toepassing van waterstof als een milieuvriendelijke brandstof wellicht een stap dichterbij brengen (Proceedings of the National Academy of Sciences, 5 januari).

Een gemiddelde automobilist wil zo'n zeshonderd kilometer kunnen rijden op een volle tank brandstof. Voor een elektrische auto, waarin waterstof in een brandstofcel wordt omgezet, is daarvoor zo'n vijf kilo waterstof nodig. Zelfs bij een druk van 200 atmosfeer vergt dat een tank met een volume van meer dan tweehonderd liter. En die krijg je niet zomaar weggewerkt in een auto.

Op dit moment vormt opslag in metaallegeringen het enige reële alternatief. Het waterstof is daarin als een poedervormig hydride aan het metaal gebonden. Overal ter wereld wordt onderzoek gedaan om legeringen te vinden waarin per kilogram niet alleen zoveel mogelijk waterstof opgeslagen kan worden, maar waaruit het waterstof ook weer snel en met zo weinig mogelijk toevoer van warmte vrijkomt. Het blijkt echter niet mee te vallen om aan beide voorwaarden te voldoen.

Tegen die achtergrond hebben Wendy en Ho-Kwang Mao van de universiteit van Chicago onderzocht of het mogelijk is waterstof op te slaan in ijskristallen. Ze persten waterstof en water samen tot zo'n 6000 atmosfeer bij temperaturen van 25 graden onder nul. De gevormde kristallen, die één molecuul waterstof op twee moleculen water bevatten, waren ook bij normale druk stabiel, zij het dat ze daarvoor wel wat verder afgekoeld moesten worden. Dat kan met behulp van vloeibare stikstof, waarmee deze methode economischer is dan opslag in vloeibare vorm. Er kon tot 50 gram waterstof per liter worden opgeslagen, en de onderzoekers laten zien dat in combinatie met andere kleine moleculen als methaan nog veel meer waterstof op deze manier is op te slaan. Probleem is nog dat de benodigde druk om de kristallen te vormen onmiddellijke praktische toepassing in de weg staat.