Sikker lagring av hydrogen

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Sikker lagring av hydrogen"

Svein Egeland
10 år siden
Visninger:

1 Energiforeningen PF februar 2011 Sikker lagring av hydrogen Bjørn C. Hauback Institutt for energiteknikk Kjeller

2 Transport Bruk av hydrogen Stasjonært Portable devices

3 Bruk av hydrogen - transport H 2 lagring en utfordring

4 Bedre metoder for å lagre hydrogen Komprimert H 2 ( 700 bar) Flytende (20K)

5 H 2 adsorbert på overflater Materialer med store overflater Svake van der Waals bindinger Kreves lav temperatur (77K) Forbindelser: Karbon-baserte materialer Metall-organiske frameworks (MOFs) Beste materialer: 7 wt% hydrogen

temperatur (77K) Forbindelser: Karbon-baserte materialer

6 Atomært H absorbert i metaller/legeringer/ uorganiske forbindelser Schlapbach and Züttel (2001) M(s) + x/2 H 2 MH x (s) + energi

7 Metallhydrid familietre Elements Alloys Complexes Solid Solutions Intermetallic Compounds Other TM Non-TM Others AB 5 AB 2 AB A 2 B Borohydrides Alanates Amides Other AB 3, A 2 B 7 A 2 B 17, Ax B yo z Stable Metastable Multiphase Quasicrystalline Amorphous Nanocrystalline Sandrock (1999)

Borohydrides Alanates Amides Other AB 3, A 2 B 7 A 2 B 17, Ax B yo z

8 Hvorfor lagring i faste materialer Mg 2 NiH 4 LaNi 5 H 6 H 2 (liquid) H 2 (200 bar) 4 kg hydrogen Schlapbach and Züttel (2001)

9 Krav til materialer og systemer for lagring av hydrogen Kompakt (stor hydrogentetthet) Lav vekt Transport essensielt Stasjonær bruk mindre viktig Moderate betingelser (temperatur/trykk) for opptak og frigjøring av hydrogen God kinetikk: hydrogen raskt inn/ut av lagringssystemet Sikker lagring Lav/moderat kostnad Tilgjengelige materialer..

betingelser (temperatur/trykk) for opptak og frigjøring av hydrogen God kinetikk:

10 Pros: Hydrogen lagring hvorfor faste materialer Volum: større hydrogentetthet i faste materialer enn i komprimert og flytende H 2 Sikkerhet Materialer finnes for stasjonære anvendelser Betydelig utvikling av lette materialer for hydrogenlagring de siste årene Cons: Materialer med tilfredsstillende egenskaper er tunge Pr. i dag ingen lette materialer som tilfredsstiller alle krav (vekt, volum, betingelser for H 2 -opptak/frigjøring) viktigste forskningsområdet

hydrogenlagring de siste årene Cons: Materialer med tilfredsstillende egenskaper er tunge Pr.

11 80 On-board systemer for hydrogenlagring Status vs. mål U.S. DoE DoE 2015 system mål Volumetric Capacity (g/l) complex hydride chemical hydride C-sorbent?? liquid hydrogen cryocompressed compressed hydrogen "Learning Demos" 700 bar 350 bar Current focus: DOE system targets (2010) Gravimetric Capacity (wt%) DOE: G. Thomas (2007), G. Sandrock (2008)

DoE DoE 2015 system mål Volumetric Capacity (g/l) 60 40 20 complex hydride chemical hydride

13 Hydrogenlagring stasjonært Storskala energilagring Fornybar (vind/sol/ ) og kjernekraft Stand-alone -systemer, UPS Tyngre metaller ok God volumetrisk kapasitet Trygg lagring Hydrogen opptak og frigjøring ved moderate betingelser Materialer finnes (opp til 3 wt%)

metaller ok God volumetrisk kapasitet Trygg lagring Hydrogen

14 McPhy Energy: H-lagring i metallhydrid MgH wt% Type MCP container MCP container Hydrogen mass contained in 120 kg 60 kg MgH 2 Energy stored 4000 KWh 2000 KWh Stationary adiabatic storage tank within ISO container

15 Hydrogen for transport

16 Hydrogenlagring biler Alle store bilprodusentene aktiviteter på H 2 og brenselceller, H 2 lagring ved 700 bar i demoprosjekter De store har også forskningsaktiviteter innen fast-stoff lagring (GM, Ford, Daimler, Toyota, Fiat etc). Deltar i EU-prosjekter (eks. Daimler, Fiat) Hybrid-konsept: kombinert faste materialer og lagring under H 2 trykk (Toyota ide) Hydrogen og batteri hånd i hånd

(GM, Ford, Daimler, Toyota, Fiat etc). Deltar i EU-prosjekter (eks.

19 Hydrogenlagring transport (2) Marine anvendelser Vekt ikke problem Demoprosjekter med metallhydrid-tanker U-båter i tyske marine med metallhydrid Nisje-anvendelser trucker, golfbiler, spesial-kjøretøy Demoprosjekter Økende grad av kommersialisering

tyske marine med metallhydrid Nisje-anvendelser trucker,

20 Raskt søk på internet produsenter metallhydrid systemer for H-lagring

21 Forskning materialer for hydrogenlagring i Norge IFE Ledende i Norge og også blant de ledende i Europa (pr. i dag ca 20 personer) Hovedaktiviteter: Framstilling og karakterisering av materialer basert på lette grunnstoffer (B, Al, Mg) / nanomaterialer / nanostrukturerte Hydrogenlagringssystemer (blant annet via HYSTORSYS) Leder største internasjonale samarbeid innen IEA HIA. Med i alle større EU-prosjekter siden 2002 Også aktiviteter ved UiO, NTNU, SINTEF (nasjonal arbeidsdeling)

23 Oppsummering Forskjellige anvendelser forskjellige krav til egenskaper Stasjonære anvendelser materialene finnes Storskala energilagring Småskala lokal energilagring ( stand-alone systemer, UPS) Biler trengs videre utvikling av materialer Annen transport metallhydrider anvendelig Metallydridene allerede på veien metallhydrider i alle Toyota Prius Takk for oppmerksomheten

Like dokumenter

Grensesprengende fysikk. Om materialteknologi og nanovitenskap på IFE

IFE Akademiet mars 2013 Grensesprengende fysikk. Om materialteknologi og nanovitenskap på IFE Bjørn C. Hauback Fysikkavdelingen [email protected] www.ife.no Temaer «Smarte» materialer og nanoteknologi