Waterstof is een van de meest veelbelovende milieuvriendelijke energieën van de toekomst. Als het meest voorkomende element in het universum, biedt het een oneindige bron van schone energie die kan worden omgezet in elektriciteit door brandstofcellen zonder giftig afval of broeikasgasemissies. De sleutel tot het wijdverspreide gebruik van waterstof ligt echter in efficiënte strategieën voor opslag en levering, vooral bij gebruik voor stationaire en automobieltoepassingen.
Waterstof kan worden opgeslagen in vloeibare of gasvorm, hetzij voor langdurige opslag in natuurlijke geologische formaties (zoals zoutcavernes, omzoomde harde rotscavernes en uitgeputte olie- en gasvelden) of voor korte termijn als gecomprimeerd waterstofgas voor transport en op -board toepassingen in brandstofcel elektrische voertuigen. Vloeistofopslag heeft de voorkeur omdat het minder ruimte nodig heeft voor een bepaald niveau van energiedichtheid.
Om voldoende energiedichtheden te bereiken voor praktisch gebruik, moet waterstof worden gecomprimeerd tot hoge drukniveaus. Dit kan worden bereikt met behulp van conventionele mechanische compressietechnologieën zoals zuiger-, membraan- en lineaire compressoren of innovatieve niet-mechanische technologieën die specifiek zijn ontworpen voor waterstof, zoals cryogene, metaalhydride- en elektrochemische compressoren.
Bij gasvormige opslag is het waarschijnlijk dat waterstof wordt gemengd met aardgas voor transport in bestaande leidinginfrastructuur. De energiedichtheid van deze oplossing wordt beperkt door de capaciteit van de pijpleiding en de materiaalintegriteit ervan, evenals de mogelijkheden van eindgebruikers om grote hoeveelheden waterstof te verwerken. Er lopen verschillende onderzoeksinspanningen om de prestaties van dit type systeem te bepalen (zie Kurz et al., 2020a en b).
Voor vloeistofopslag is de beste optie die momenteel beschikbaar is om waterstof op te slaan als een alkalimetaalboride, zoals nikkelboorhydride (NbH), dat kan blijven werken tot 1000 ° C met een Carnot-efficiëntieverlies van slechts 40%. Desalniettemin is dit type materiaal kwetsbaar voor vergiftiging door de sporen van zuurstof en water die bij zulke hoge temperaturen in de omgevingslucht worden aangetroffen. Bovendien is het duur en tijdrovend om NbH te produceren.
Een snellere en kosteneffectievere aanpak is het comprimeren van waterstof met behulp van centrifugaalpompen, een techniek die al veel wordt gebruikt in industriële toepassingen. De bedrijfsomstandigheden van dergelijke pompen zijn echter zeer veeleisend en kunnen leiden tot een hoge mate van slijtage van de pompcomponenten. Dit geldt met name voor de rotoren, die onderhevig zijn aan grote rotatieversnellingen en trillingen. De resulterende schade aan de rotorbladen en afdichtingen verhoogt de onderhouds- en reparatiekosten en kan de efficiëntie van de pomp en daarmee de algehele betrouwbaarheid van het systeem in gevaar brengen.
Om dit probleem aan te pakken, heeft Southwest Research Institute (SwRI) een lineaire motoraangedreven zuigercompressor ontwikkeld, de LMRC genaamd, die speciaal is ontworpen om waterstof te comprimeren voor elektrische voertuigen met brandstofcellen (FCEV's). Deze luchtdichte, hermetisch afgesloten machine maakt gebruik van een combinatie van door SwRI ontwikkelde oplossingen om te beschermen tegen verbrossing en verval, waaronder coatings, klepontwerpen en hermetische zuigers. Het beschikt ook over een lineair motorontwerp dat het stroomverbruik en het aantal bewegende delen vermindert, waardoor de efficiëntie, betrouwbaarheid en levensduur van het product toenemen.
AlNiCo-magneetfabrikanten
