Et nyudviklet system rummer potentialet til at gøre op med behovet for at opbevare brint til biler under et højt tryk i massive tanke. I stedet kan det opbevares kemisk ved hjælp af ioniske væsker og en særlig katalysator, som kan omdanne CO2 og brint til en væske, hvorfra brinten kan frigives igen, når der er behov for det.
Brint rummer et stort potentiale inden for den grønne omstilling, men desværre er molekylet en gas med en sådan karakter, at det alt andet lige er svært at arbejde med.
Biler, der kører på brint, skal blandt andet opbevare det i trykbeholdere ved flere hundrede bar, og sådanne trykbeholdere er tunge i sig selv og besværlige at fylde op. Da brint også er meget brandbart, kræver det i tillæg hensyntagen til særlige sikkerhedsforhold.
Det er dog muligt at kombinere brint og CO2 til væsken myresyre, som meget let kan opbevares under helt normale trykforhold.
Nu viser ny forskning, hvordan man med et patenteret system med ioniske væsker og en katalysator kan få brint til at blive bundet til CO2 eller blive skilt fra CO2 på en let og elegant måde, der åbner op for mere rentabel og praktisk brug af brint i transportsektoren.
"Vores patent er resultatet af et enestående interdisciplinært forskningsarbejde, hvor vi har kombineret vores viden inden for ioniske væsker og katalysatorer til CO2-aktivering for at komme med en løsning på et problem, som mange har forsøgt at løse før os. Derudover er det let at lave dette system til brug i biler eller andre steder i energisektoren," fortæller en af forskerne bag studiet, lektor Martin Nielsen fra DTU Kemi ved Danmarks Tekniske Universitet.
Forskningen er offentliggjort i Journal of the American Chemical Society.
Åbner op for brug af myresyre i transportsektoren
Hele disciplinen går ud på at kombinere brint med CO2 til myresyre, så brint kan opbevares under betingelser, der giver mening i transportsektoren. Det vil sige, at det skal være let både at binde brint til CO2 og få brint ud af myresyren igen.
Der er forsket intenst i dette område i mange år, og der findes da også løsninger til både at binde brint til CO2 og spalte de to fra hinanden igen.
Hvis man vil spalte brint fra myresyre, kan man for eksempel varme det op til 300 grader med en katalysator, hvilket er en uhensigtsmæssig løsning, som ikke egner sig særligt godt til biler.
En anden mulighed er at tilsætte et hjælpestof, som får reaktionen til at forløbe uden behov for høje temperaturer. Men skal man tilsætte hjælpestoffer for at få brint ud af myresyre, bliver det sværere i første omgang at binde brinten, hvilket komplicerer og fordyrer hele tanken om en mere bæredygtig transportsektor.
Udnytter salt, som smelter ved stuetemperatur
I forskningen har Martin Nielsen med sine kollegaer udviklet et helt nyt system til både at binde brint og CO2 for at få myresyre ud af det og få myresyre opdelt i de individuelle dele igen uden brug af hverken høje temperaturer eller hjælpestoffer.
I stedet gør forskerne brug af ganske lidt af en særlig ruthenium-katalysator og ioniske væsker.
Ioniske væsker er en gruppe af salte, som smelter ved stuetemperatur på samme måde som bordsalt smelter ved 800 grader.
Kombinationen af de ioniske væsker og katalysatoren er ideel til at flytte elektroner rundt i CO2, brint og myresyre for at få bestanddelene til at gå sammen eller fra hinanden under meget milde betingelser.
En anden af forskerne bag studiet, professor Anders Riisager, fortæller, at der på DTU Kemi har været forsket i ioniske væsker de seneste 20 år, og at der også er begyndt at komme forskellige industrielle anvendelser af væskerne med de særlige egenskaber.
"Med katalysatorsystemet med ioniske væsker kan vi få den kemiske reaktion til at forløbe hurtigt, og vi kan få den til at forløbe igen og igen. Det vil sige, at vi med systemet både kan omdanne CO2 og brint til myresyre og få CO2 og brint til at gå fra hinanden igen, uden at det kræver store mængder energi eller forbruger katalysatoren. Vores forsøg har vist, at vi kan bruge systemet mindst 18 millioner gange, hvilket er ekstremt meget. Det er et meget stabilt system, hvilket er relevant, hvis man vil bruge det i den virkelige verden, for eksempel i biler," siger han.
Intet behov for ny energiinfrastruktur
Martin Nielsen og Anders Riisager forestiller sig en fremtid, hvor man kører sin brintdrevne bil ind på en tankstation for at få den tanket op med brint.
I bilen sidder det system, som forskerne fra DTU har udviklet, og det laver brinten om til myresyre, som bliver lagret i en tank i bilen under normalt tryk og normale temperaturer.
I takt med at man trykker på speederen, spalter systemet myresyren til CO2 og brint, så brinten kan bruges til at drive bilen fremad med en brændselscelle.
"Det gode ved den udviklede teknologi er også, at vi ikke skal opfinde en helt ny energiinfrastruktur. Flere og flere steder i verden bygges der tankstationer med brint, så vi bygger videre på noget, som allerede findes, og som hele tiden udbredes verden over," siger Martin Nielsen.
Rettighederne til patentet er blevet solgt
Martin Nielsen og Anders Riisager tror også på, at deres opfindelse kan have andre kommercielle anvendelser. Blandt andet kan de sagtens forestille sig, at systemet kan bruges til at lave brintbatterier, som i blandt andet dele af verden med dårlig energiinfrastruktur kan være med til at løse nogle energiudfordringer.
Det gode er nemlig også, at man ikke behøver at fylde brint på systemet for at få det til at køre. Man kan lige så godt hælde myresyre på, og det er meget lettere og mere sikkert at fragte rundt.
"En fordel ved vores system er også, at vi har vist, at vi kan omdanne myresyre til brint lidt ad gangen. Ved brug af andre systemer er det nødvendigt at omdanne al myresyre på én gang, men vi kan omdanne det, i takt med at brinten skal forbruges i bilens motor," forklarer Anders Riisager.
De to forskere fortæller, at der er indgivet et patent på opfindelsen, og at rettighederne også allerede er blevet købt af en stor spiller inden for den kemiske industri. Denne spiller arbejder blandt andet meget inden for bilindustrien.
