Vätgas

Väte är det lättaste av alla grundämnen och också det vanligaste grundämnet i universum. En stor del av vätet på jorden är bundet i vatten och i olika kolväten, en liten del som fri gas (H2).

Väte är brännbart och har ett högt energiinnehåll, 120 MJ/kg, att jämföra med 50 MJ/kg för metan (biogas), 40 MJ/kg för bensin och 20 MJ/kg för metanol. Vätgas är inte en primär energikälla, men den är ett utmärkt sätt att lagra energi, överlägsen nuvarande batterier och med hög kapacitet som energiförråd.

Vätgas i industriell skala produceras från naturgas eller biomassa, men tekniken att framställa vätgas från vatten genom elektrolys har varit känd sedan 1800-talet.

Vätgasproduktion från sol- och vindenergi:

En modern och miljöskonsam metod att framställa vätgas för användning som energikälla är att utnyttja överskottselektricitet från sol- och vindkraftverk. Denna typ av vätgasproduktion fungerar redan i praktiken. I en elektrolysör leds en elektrisk ström genom vattnet. Vätgasen samlas vid katoden och syret vid anoden.

 

Vätgaslagring:

Inom industrin lagras vätgas vid trycket 200 bar, men för fordon används högre standardtryck. Tryckkärlen är underkastade det europeiska tryckkärlsdirektivet (PED) för design och tillverkning och Arbetsmiljöverkets föreskrift AFS 2017:3 för användning och kontroll.

Bränslecellen:

Bränslecellen är en gammal uppfinning, äldre än förbränningsmotorn och nästan jämngammal med ångmaskinen. Redan 1839 konstruerade engelsmannen William Robert Grove en bränslecell som producerade elektricitet. Vid det förra sekelskiftet var de teoretiska principerna för bränslecellen klarlagda. I kampen mellan förbränningsmotorn, elbilen och bränslecellsbilen drog den förstnämnda det längsta strået tack vare att energikällan enkelt kunde hanteras och distribueras för ett oberoende transportsystem.

Utvecklingen av bränslecellen låg för fäfot under många år medan andra system förfinades. Fordonsindustrin återupptog forskningen under 1970-talet. Under de senaste åren har membranmaterial och annan teknik utvecklats för att ge längre livslängd och högre effekt.

I bränslecellen omvandlas energin från vätgasen till elektricitet och vatten. Varje bränslecell producerar ca 0,7 V. För att höja spänningen kombineras många celler till en så kallad ’stack’. Den enda avgasen är ren vattenånga.

Det finns flera typer av bränsleceller, från alkaliska (i rymdraketer och u-båtar) till moderna polymembranbränsleceller (PEM) och fastbränsleoxidceller.

 

Drivning:

För framdrivning av båtar eller andra fordon används en eller flera elmotorer som matas med ström från bränslecellen.

Säkerhet:

Vätgas är en naturligt förekommande gas, som finns fritt i små mängder i atmosfären. Ett eventuellt läckage från en tank eller ett rör är därför biologiskt helt ofarligt.

För att undvika skador till följd av det höga trycket är alla kopplingar och ventiler trycklösa när man byter ut en tank.

En blandning av vätgas och syre (knallgas) är explosiv då halten väte ligger i spannet 18,2 – 58,9 %. Därför förvaras vätgasen vanligen utomhus i öppna byggnader, där halten aldrig blir kritisk.

Moderna och individuellt anpassade digitala styrsystem övervakar hela kedjan från produktion och lagring till förbränning och drivsystem.