Že nekaj desetletij je vodik obljubljen nadomestek za fosilna motorna goriva. V primerjavi z bencinom je vodik lahek, ima visoko energetsko gostoto in ga je povsod dovolj. Pridobivajo ga z elektrolizo iz vode: s pomočjo elektrike voda razpade v vodik in kisik. Težave nastanejo pri shranjevanju vodika: težko ga je shranjevati.

Shranjevanje vodika na črpalkah niti ne predstavlja posebne težave: shranjujejo ga v podzemnih rezervoarjih podobno kot zemeljski plin. Iz teh shranjevalnikov pa je treba vodik natočiti v vozilo in ga tam shraniti. To pa povzroča težave, ker je treba zagotoviti visoko varnost pri pretakanju, shranjevanju in uporabi vodika.

Trije različni postopki shranjevanja

Foto: Cella Energy Vodik Za shranjevanje vodika uporabljajo tri različne postopke. V obliki plina lahko vodik shranijo v tlačne rezervoarje, utekočinjenega shranjujejo v vakuumskih rezervoarjih, molekularno pa ga lahko shranjujejo v kovinskih hibridih ali v ogljikovih nano cevkah. Vsaka oblika shranjevanja ima svoje prednosti in slabosti.

Zelo pogosto uporabljano shranjevanje pod visokim tlakom (do okoli 700 barov) prinaša nekaj nevarnosti, kajti vsak plin z visokim tlakom je potencialno nevaren. Tekoči vodik je shranjen v rezervoarjih (kryotankih) s temperaturo -253º C. V rezervoar je možno shraniti petkrat več vodika v tekočem stanju kot v plinastem (energijska gostota 2,13 kWh/l), vendar porabijo za hlajenje vodika skoraj tretjino shranjene energije. Shranjevanje vodikovih molekul v kovinske hibride ali ogljikove nano cevke tudi poteka pri povišanem tlaku in z odvzemanjem toplote, pri uporabi pa se ta proces obrne (toploto lahko izkorišča tudi gorivna celica). Grafitni shranjevalci v nano velikosti lahko na primer shranijo pri zdajšnji tehnologiji toliko vodika, kolikor predstavlja 10 do 15 odstotkov njihove teže, kovinski hibridi pa pol manj. Za shranjevanje pa uporabljajo tudi mravljinčno kislino. Vodik pretočijo v majhen reaktor, v katerem je mešanica iz ogljikovega dioksida, katalizatorja in organskega topila. Vodik pod visokim tlakom povzroči nastanek mravljinčne kisline, ki jo je možno prevažati brez težav in natočiti v posebne avtomobilske rezervoarje. Vodik se v reaktorju sprosti, ko se zniža tlak, ker takrat mravljinčna kislina spet razpade na vodik in ogljikov dioksid, vodik pa je možno normalno uporabiti na primer za gorivno celico.

Zaradi pretakanja in shranjevanja počasno uveljavljanje gorivnih celic

Foto: Cella Energy Vodik Vsi ti postopki pretakanja in shranjevanja vodika precej prispevajo k počasnem uveljavljanju gorivnih celic za pogon avtomobilov na vodik. Pravkar pa so v britanskem podjetju Cella Energy, ki ga je ustanovil državni Rotherford Appleton Laboratory (RAL), predstavili (patentirano) možnost za prevoz in pretakanje vodika.

Z električnim predenjem najprej naredijo polimerna vlakna nano velikosti. Ta vlakna razrežejo v kroglice (pelete), velike nekaj mikrometrov, nanje pa kemično vežejo vodikov hidrid aminoboran pri temperaturi 85 stopinj Celzija. Ko se kroglice ohladijo, se obnašajo kot gosta tekočina (njena viskoznost je precej večja kot pri dizelskem gorivu), ki ni strupena in ni agresivna. Možno jo je pretakati pri normalni temperaturi in jo shranjevati v običajnih rezervoarjih. Te »tekoče kroglice« aminoborana je možno prevažati v istih cisternah kot bencin in plinsko olje do črpalk, kjer jih lahko črpajo v vodikove rezervoarje v avtomobilu. V avtomobilskih rezervoarjih je treba kroglice najprej v posebni toplotni celici segreti na temperaturo 85 stopinj Celzija. Pri tej temperaturi vodik zapusti polimerne kroglice in steče v zbiralnik, od kjer ga črpa gorivna celica za svoje delovanje (ali pa ga uporablja motor z notranjim zgorevanjem). Toplotna celica dobiva toploto za segrevanje kroglic od delujoče gorivne celice. Izrabljene kroglice brez vodika se zbirajo v drugem rezervoarju in jih pri naslednjem točenju vodikovih kroglic izčrpajo iz rezervoarja in jih vračajo s cisterno v polnilnico, da jih ponovno napolnijo z vodikom.

Uporabna bo obstoječa infrastruktura

Foto: Cella Energy Vodik Za prevažanje in shranjevanje vodikovega goriva, vezanega v polimernih kroglicah, bodo lahko uporabili že obstoječo infrastrukturo za bencin in dizel, trdijo v podjetju Cella Energy. Obstoječo infrastrukturo bo treba le nekoliko prilagoditi. Vodika ne bo treba prevažati v visokotlačnih cisternah in rezervoarjih ali v ekstremno ohlajeni obliki.

Znanstveniki ob tem patentu za shranjevanje vodika pravijo, da je uporaba aminoborana za shranjevanje vodika že dolgo znan postopek, zdaj pa je izpeljan za praktično uporabo. Obstaja sicer nevarnost, da bi se tako shranjen vodik sprostil, če bi se rezervoar segrel (pri požaru), kar pa je podobno nevarno kot pri shranjevanju bencina. Ne ve pa se, kako zahtevna in draga je regeneracija aminoborana – doslej je bil to drag postopek. Pri Cella Enrgy zato preizkušajo še druge hidride, ki sicer lahko shranijo manj vodika, a jih lahko neštetokrat uporabijo za ponovno vezavo z vodikom.