Av: Mio Forsberg, Te 2

 

 

Vätgas som fordonsbränsle

 

 

 

 

 

Kan vi i framtiden använda vätgas som bilbränsle?

Det är detta som jag ska ta reda på nu i min uppsats.

 

Det är vätgas och syre som driver bränsleceller. 21 procent av vanlig luft innehåller syre och det räcker för att klara bränslecellens behov.

 

Basfakta om väte:

Det är inte alltid man hittar rent väte, utan den är ofta beståndsdel i vatten (H2O) eller organiska föreningar. Väte är också förmodligen världens vanligaste beståndsdel och den lättaste av alla gaser, (och lättaste elementet i universum). Den är faktiskt 16 gånger lättare än luft. Vätgasmolekylen tar sig ur läckage mycket lättare än andra molekyler p.g.a. att den är mycket snabbare, och då får man mindre problem med störningar från kvarliggande gas vid läcksökning.

 När två stycken väteatomer går ihop bildar dom vätgas (H2). 1 kg vätgas innehåller lika mycket energi som 2,1 kg naturgas eller 2,8 kg bensin. Om man ska transportera vätgas måste man frysa ner det. Kokpunkten ligger på -252,7 grader Celsius, så därför måste det frysas ner till -253 grader när man ska transportera det. Och det kräver energi.

Det produceras, lagras och transporteras ca 500 miljarder kubikmeter vätgas varje år runtom i världen. Det är främst den kemiska industrin som använder detta. Det blir en del över till oljeraffinaderier också. Ungefär 190 miljarder m2 som dom använder som restprodukt. Det finns mer än 1000 km rörledningar med vätgas runtom i hela världen. I Ruhrområdet i Tyskland har det transporterats vätgas i 40 år i ca 100 km långa ledningar. Så tekniken är med andra ord väl känd.

 

 

 

 

Produktion av vätgas

 

Det finns tre metoder att tillverka vätgas:

 

1. elektrolys   ā   

Elektricitet leds genom vatten. Vattenmolekylen H20 delas då i H2 (väte) och O (syre).  

 (Fördelar: vätgasen kan lagras. Nackdelar: energiförlust ca 25 %).

 

2. reformering   ā    

Vattenånga leds genom en kolväteförening, exempelvis metanol, etanol, bio- eller naturgas. (Fördelar: Inga andra avgaser. Nackdelar: +Koldioxid ur kolväte frigörs).

 

3. torrdestillering   ā  

Torrdestillation av kol, används vid tillverkning av stadsgas.

 

 

 

 

Lagring av vätgas

 

Det finns många metoder att lagra vätgas. Här är fyra exempel:

 

-         Under tryck i specialkonstruerade behållare. Idag upp till 700 bar.

-         Kyla ner vätgasen till minus 253 grader C.

-         Lagra i metallhydrider (metallpulver). Där lagras väteatomerna mellan metallatomerna.

-         Man tillverkar vätetabletter. Då förenas väte med kväve och bildar ammoniak som sedan utfälls i saltkristaller (magnesiumklorid). En liter bensin i en Ottomotor och en liter vätetabletter i en bränslecellbil ger samma effekt. Vätetabletter väger inte mycket, men 9,1 procent av vikten är väte.

 

Men tryckbehållare är den mest använda idag. Fast utvecklingen går snabbt framåt.

Vätetabletter och metallhydrider verkar ganska lovande. I alla fall ur volymen och inom säkerhetssynpunkterna.

 

 

 

 

 

 

Detta är en vätetablett från DTU.

 

 

 

 

 

 

Vätgas – bilbränsle

 

BMW har under många år drivit en verksamhet om utveckling av vätgas som motorbränsle. BMW var för ett tag sen i Stockholm med sin världsomspännande Clean Energy Tour och dom samordnade arrangemanget med Stockholms stads Ecocities. Genom två unika lösningar med gas för drivkraften och en bränslecell för elgenerering i övrigt samt kryogenic lagring av gasen löser BMW tre saker. Nöjsam körning med bra kraft, extra finesser med el vid stillastående, lång räckvidd samt nästan obefintliga utsläpp i avgaserna. Serieproduktion kallar man det läget man är ju just nu.

 

Det har under åren blivit ganska populärt med miljövänliga bilar i Sverige också. Försäljningen av miljöbilar blev under 2006 ett rekordår. Och i Stockholm har försäljningen mer än fördubblats. Av alla bilar som såldes år 2006 så var 13% av nybilsförsäljningen miljöbilar. Det betyder alltså att ungefär 25000 miljöbilar rullar på gatorna i Stockholm nu. Även bränsleförsäljningen flerfaldigats och våra undersökningar visar att etanolbilar till 75% tankats med E75.

 

 

Chryslers idé om deras vätgasbil

 

 

 

 

 

Säkerheten med vätgas

 

Det finns också problem med att använda vätgas som bränsle. Annars hade ju dom flesta använt det redan nu. Vätgas är ju brandfarligt och explosivt! Men det är bara brandfarligt i luft eller syre och det måste ha koncentrationer mellan 4% – 75%. Det kan detonera mellan 18% och 60%.

Men om man använder utspädd vätgas så kan man undvika detta problem i sin helhet. Vid svetsning så används standardblandningar av vätgas/kvävgas väldigt ofta som skyddsmasker, (en lämplig koncentration är 95% kvävgas och 5% vätgas). Dom flesta standardgaserna finns hos vanliga gasleverantörer. Priset är inte speciellt mycket. Det är ungefär en bråkdel av priset för t.ex. helium.

Enligt ISO standard 10156, (International Organization for Standardization), så klassificeras den femprocentiga blandningen som ej brandfarlig.

Denna standard beskriver bland annat att vätgas/kvävgasblandningar som innehåller mindre än 5,7% vätgas inte är brandfarliga, oavsett om gasblandningen i sin tur blandas med luft. Det beskrivs också hur gränser för brandfarlighet hos olika gasblandningar bestäms.

 

 

 

 

Ny Teknik: Hundratals vätgasbilar ska testas

 

GM ska använda sig av en ombyggd version av stadsjeepen Equinox för försöken. Bilen når hastigheten 160 km/h och har en aktionsradie på 360 km per vätgasladdning. Under provperioderna ska GM utveckla teknik för att förlänga aktionssträckan mellan tankningarna.

Dessutom ska man tillsammans med länderna utreda hur infrastrukturen i ett vätgassamhälle kan se ut, rapporterar tidningen Yomiuri Shimbun.

 

 

 

 

Egna tankar

 

Det har inte varit speciellt kul att jobba med detta men intressant ändå på ett sätt. Man undrar om vätgasen verkligen kommer bli ett framtida fordonsbränsle för alla. För någon gång tar ju bensinen och oljan slut, och som det ser ut nu så är det vätgas som kommer ersätta det. Man testar också med biogas och el, men i framtiden ser det ut som det blir vätgas. Jag tycker att det skulle vara ett bra alternativ, eftersom vätgas släpper inte ut avgaser, (t.ex. koldioxid som orsakar till växthuseffekten), som bensin gör. Det förstör bl.a. naturen.

Så efter denna uppsats har jag lärt mig lite mer om vätgas och vilka fördelar och nackdelar det finns med att använda det som fordonsbränsle.

 

 

 

 

Sammanfattning; egenskaper hos vätgas

 

ā    Lättast av alla molekyler

ā    Låg bakgrund i luft (0.5 ppm)

ā    Miljövänlig och är en förnyelsebar naturresurs

ā    Billig

ā    Ej brännbar (när utspädd 5 % i kvävgas)

ā    Ej giftig – ej korrosiv

 

 

 

 

Referenser: http://hirseland.se/H2.html

                    

                    http://www.stockholm.se/Extern/Templates/InfoPage.aspx?id=115457

                 

                    http://www.novator.se/kretslopp/0203/s42-43.pdf

 

                    http://www.e.kth.se/~e98_pro/chrysler.GIF

 

                    http://www.sensistor.se/sensistor/hydrogen_method_safety.asp?dot=3