Το υδρογόνο κάνει μικρά αλλά σταθερά βήματα στο να γίνει μια επιπλέον λύση για την καθαρή κινητικότητα, αλλά ακόμα παρουσιάζει μερικά μειονεκτήματα. Όπως γνωρίζεις, τα υδρογονοκίνητα οχήματα με κυψέλες καυσίμου αποθηκεύουν το καύσιμο σε δεξαμενές υπό πίεση περίπου 700 bar.
Αυτές οι δεξαμενές είναι ογκώδεις και βαριές, κάτι που ακυρώνει ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα του υδρογόνου σε σχέση με τις σημερινές μπαταρίες λιθίου, δηλαδή την υψηλότερη ενεργειακή του πυκνότητα. Επιπλέον, οι υψηλές πιέσεις καθιστούν το υδρογόνο μια μη ρεαλιστική επιλογή για ηλεκτρικές μοτοσικλέτες και σκούτερ.
Γι’αυτό, οι ερευνητές του Fraunhofer παρουσίασαν μια “powerpaste”, η οποία αποθηκεύει την ενέργεια υδρογόνου με 10 φορές μεγαλύτερη πυκνότητα, από μια μπαταρία τεχνολογίας ιόντων λιθίου. Η Fraunhofer Society είναι ένας γερμανικός ερευνητικός οργανισμός με 72 ινστιτούτα σε όλη τη Γερμανία, το καθένα με επίκεντρο διαφορετικούς τομείς της εφαρμοσμένης επιστήμης.
Η εν λόγω ομάδα είναι του τμήματος “Τεχνολογίες Κατασκευής και Προηγμένων Υλικών”, και έχει έδρα τη Δρέσδη. Η “ενεργειακή πάστα” έχει βάση το υδρίδιο μαγνησίου και αποθηκεύει το υδρογόνο σε χημική μορφή, σε ατμοσφαιρική πίεση, έτοιμη για απελευθέρωση όταν χρειάζεται.
Για την παραγωγή της πάστας το μαγνήσιο συνδυάζεται με υδρογόνο στους περίπου 350 βαθμούς Κελσίου και σε πέντε έως έξι φορές ατμοσφαιρική πίεση για το σχηματισμό υδριδίου του μαγνησίου (MgH₂). Ένας εστέρας και ένα μεταλλικό άλας προστίθενται για να ολοκληρώσουν τη διαδικασία και να σχηματίσουν ένα ιξώδες σε γκρίζο χρώμα, που μπορεί να τοποθετηθεί σε σωληνάρια.
Η “ενεργειακή πάντα” είναι εντελώς σταθερή σε θερμοκρασίες έως 250 βαθμούς Κελσίου και αποθηκεύει 10 φορές μεγαλύτερη ενέργεια από μια παρόμοιου βάρους μπαταρία λιθίου, ενώ παράλληλα παρέχει μεγαλύτερη αυτονομία από μια δεξαμενή υδρογόνου. Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα αυτοκίνητα ή οι μοτοσυκλέτες που φέρουν μια μονάδα ισχύος με την powerpaste, μπορούν να έχουν μια αυτονομία συγκρίσιμη ή ακόμα μεγαλύτερη από τα αντίστοιχα βενζινοκίνητα.
Για την απελευθέρωση της ενέργειας ένα έμβολο ωθεί την πάστα σε έναν θάλαμο όπου αντιδρά με νερό για να απελευθερώσει το υδρογόνο με δυναμικά ελεγχόμενο ρυθμό. Στη συνέχεια, το υδρογόνο τροφοδοτεί μια κυψέλη καυσίμου που μετατρέπει το υδρογόνο σε ρεύμα, το οποίο κινεί τους ηλεκτροκινητήρες. Ένας από τους λόγους που η πάστα έχει τόσο μεγάλη ενεργειακή πυκνότητα προέρχεται από το γεγονός ότι το ήμισυ του υδρογόνου που απελευθερώνεται προέρχεται από το νερό με το οποίο αντιδρά. Ο ανεφοδιασμός γίνεται με την εύκολη αντικατάσταση του σωληναρίου, σε αντίστοιχο πρατήριο καυσίμων.
Φυσικά, υπάρχουν ακόμα αναπάντητες ερωτήσεις, όπως τι συμβαίνει με το μαγνήσιο, όταν καταναλώνεται η πάστα; Ανακυκλώνεται στη διαδικασία; Λαμβάνουν υπόψη τα παραπάνω στοιχεία και νούμερα της ενεργειακής πυκνότητας το συνολικό απαιτούμενο σύστημα ή μόνο την αποθήκευση καυσίμου; Πόσο νερό χρησιμοποιείται για μια δεδομένη ποσότητα ενέργειας και πόσο νερό απαιτείται, δεδομένου ότι οι κυψέλες καυσίμου παράγουν νερό ως υποπροϊόν;
Ωστόσο, το πιο σημαντικό ερώτημα είναι πόσο ενεργειακά αποδοτική είναι η διαδικασία παραγωγής αυτής της πάστας; Η παραγωγή της powerpaste απαιτεί θερμότητα, πίεση και βιομηχανικές διεργασίες, που όλες απαιτούν αρκετές ποσότητες ενέργειες. Τέλος, υπάρχει και το θέμα του κόστους. Πώς μπορεί να συγκριθεί η powerpaste με τη βενζίνη, έχοντας ως δεδομένο ότι θα προσφέρει περίπου την ίδια αυτονομία;
Η ομάδα του Fraunhofer, όμως, αναφέρει ότι η powerpaste θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πάρα πολλές συσκευές, όπως drones, αυξάνοντας κατά πολύ την αυτονομία πτήσης τους, ή σε φορητές ηλεκτρικές συσκευές, όπως για παράδειγμα φρυγανιέρες, βραστήρες κλπ.
Επί του παρόντος, το ινστιτούτο κατασκευάζει ένα εργοστάσιο παραγωγής της powerpaste στις δικές του εγκαταστάσεις, το οποίο θα ανοίξει μέσα στο 2021 και θα έχει την ικανότητα να παράγει έως και τέσσερις τόνους πάστας το χρόνο, για χρήση σε πιλοτικά προγράμματα και για την αξιολόγηση του.