Sandia Labs kijkt naar de vloeibare waterstoftankstations van de toekomst

Anonim

Sandia Labs kijkt naar de vloeibare waterstoftankstations van de toekomst

Automotive

David Szondy

16 oktober 2018

2 afbeeldingen

Rendering van de brandstofbenzinepomp met vloeibare waterstof van First Element Fuel, die de pomp en de opslagtank toont (Credit: SNL)

Op waterstof aangedreven voertuigen zijn er, maar we hebben nog een lange weg te gaan van wijdverbreide infrastructuur om hen te ondersteunen. In afwachting van de waterstofeconomie van de toekomst, werkt Sandia National Laboratories (SNL) aan softwaremodellen waarmee waterstoftankstations kunnen overschakelen van waterstofgas naar vloeibare waterstof, terwijl nieuwe, gemakkelijker te volgen veiligheidsnormen worden geïmplementeerd.

Als alternatief voor benzine en diesel heeft waterstof veel te bieden. Het kan niet alleen direct in goed ontworpen motoren worden verbrand, maar het kan ook brandstofcellen voor hybride voertuigen aandrijven. Het is het meest voorkomende element in het universum, laat alleen water achter als emissie, kan zo snel worden afgegeven als conventionele brandstoffen en kan met de juiste aanpassingen worden behandeld en getransporteerd zoals aardgas.

Het probleem is dat waterstof geen erg dichte brandstofbron is, vooral in een gasvormige toestand, en er zijn nog steeds maar heel weinig waterstoftankstations, en de meeste daarvan in de Verenigde Staten zijn geconcentreerd in San Francisco, Los Angeles en San Diego. Erger nog, de huidige ontwerpen voor stations laten slechts één pomp toe en niet veel waterstof die ter plaatse wordt opgeslagen.

Met een toenemend aantal waterstofauto's die naar verwachting in de nabije toekomst zullen worden gebouwd om zich aan te sluiten bij de naar schatting 5.000 al op Amerikaanse wegen vandaag, zal een meer algemene en efficiënte waterstofinfrastructuur nodig zijn. Om dit mogelijk te maken zijn SNL en de grootste Amerikaanse waterstofhandelaar, First Element, een samenwerkingsovereenkomst voor onderzoek en ontwikkeling aangegaan om manieren te vinden om vloeibare waterstof beter te gebruiken, die veel dichter is dan waterstofgas, zodat er meer op één plaats kan worden opgeslagen.

Vloeibare waterstof moet echter op een temperatuur onder -253 ° C (-423 ° F) worden gehouden en dat veroorzaakt allerlei soorten hoofdpijn. Niet de minste daarvan is dat de veiligheidscodes van de huidige Amerikaanse National Fire Protection Association tientallen jaren verouderd zijn als het gaat om het omgaan met vloeibaar waterstof.

SNL ontwikkelt met behulp van een nieuw softwarepakket modellen om beter te begrijpen hoe vloeibaar waterstof zich gedraagt, vooral in geval van lekkage. In tegenstelling tot waterstofgas is vloeibare waterstof zo koud dat het de lucht eromheen bevriest wanneer het ontsnapt, wat betekent dat het moeilijk te bepalen is hoe een lek werkt, hoeveel waterstof er in de lucht is en hoe ver weg van een lek de lucht is. verbrandingsbronnen zijn. Dit zijn dingen die opgelost moeten worden voordat grote hoeveelheden waterstoftankpunten worden aangelegd in bebouwde gebieden met dichte populaties.

De nieuwe SNL-modellen bekijken hoe waterstof en zuurstof op elkaar inwerken in gasvormige en vloeibare toestanden. Omdat zuurstof een veel hoger kookpunt heeft, zal het ene element warm worden als het andere vloeibaar wordt, en omgekeerd, dus het computermodel gaat uit van een zone van aanvankelijk waterstof en luchtmenging die ver genoeg van het lek af ligt dat het mengsel warm genoeg is om nauwkeurig te worden model. Hierdoor kon het SNL-team beter begrijpen hoe ver van een lek een ontvlambare concentratie zal blijken.

Volgens SNL biedt deze modellering First Element een goedkope wetenschappelijke basis voor het ontwerpen en verkrijgen van lokale vergunningen voor de 12 tankstations die het bedrijf van plan is in Californië te bouwen. Bovendien zal het helpen bij het schrijven van nieuwe brandveiligheidscodes die op prestaties zijn gebaseerd in plaats van prescriptief. Dat wil zeggen dat de codes niet pijnlijk gedetailleerd aangeven hoe aan veiligheidsnormen te voldoen, maar hoe de kluis eruit zal zien en dat het aan de leverancier is om aan die eisen te voldoen.

De bewering is dat dit het gemakkelijker zal maken om meer stations in verschillende staten te bouwen en de bredere toepassing van waterstof als energiebron op zowel binnenlands als industrieel gebied aan te moedigen.

"Onze missie is altijd geweest om de adoptie van deze auto's te bevorderen, om een ​​betere luchtkwaliteit en energiezekerheid te garanderen, " zegt Tim Brown, COO van First Element Fuel. "Dat is het deel van het project dat verder gaat dan de stations die we nu bouwen. "

Bron: SNL

Rendering van de brandstofbenzinepomp met vloeibare waterstof van First Element Fuel, die de pomp en de opslagtank toont (Credit: SNL)

Sandia National Laboratories 'waterstofveiligheidsmodel, van links naar rechts, risico-analist Brian Ehrhart, projectco-leider Chris LaFleur en co-leider Alice Muna (Credit: SNL)