Lagring av väte – Är ligninbaserad jetbränsle svaret?

Att få väte att fungera

Elektrifiering med batterier kanske inte räcker för att ersätta fossila bränslen inom transport, särskilt sjöfart och flygresor. Detsamma kan sägas för industriella processer som kräver mycket höga temperaturer. Även med de senaste förbättringarna inom batteriteknik är elektricitet svårt att lagra utan tunga eller alltför stora batterier.

Ett alternativ som har övervägts under en lång tid är väte. Eftersom grönt väte kan produceras från förnybar energi skulle det vara ett bra sätt att omvandla grön kraft till ett tätt flytande bränsle.

Dock har grönt väte halkat efter andra gröna lösningar av två skäl: produktionen av väte är dyr, och lagringen av väte är svår.

Produktionsfrågan tacklas ur många vinklar som avviker från den vanliga vattenelektrolysen, till exempel artificiell fotosyntes, mikrovågs‑ & ceriumoxid, eller nickelbaserad elektrolys, med användning av metallspån.

Lagring är en ännu kneftigare fråga, eftersom väte är mycket flyktigt, brandfarligt och svårt att hålla in eftersom det är den minsta möjliga atomen. Detta är varför det är betydelsefullt att forskare kan ha gjort ett genombrott inom detta område.

Forskare vid Washington State University, Pacific Northwest National Laboratory, University of New Haven och Natural Resources Canada har publicerat sina resultat i International Journal of Hydrogen Energy, under titeln “In-situ dehydrogenering av ligninbaserat jetbränsle: En ny och hållbar flytande organisk vätebärare”¹.

Lagring & transport av väte

Vätegas är en av universums minsta molekyler, bestående av endast två av de lättaste atomerna i periodiska systemet. Som ett resultat har den några egenskaper som är oönskade för en energibärare:

• Låg densitet.
• Flyktig och brandfarlig.
• Svår att hålla in, eftersom den läcker mellan de molekylära bindningarna i sin behållare.

Alla dessa aspekter av väte tenderar att göra dess lagring och transport dyr och tekniskt komplex.

Tendensen att reagera med stål och göra det sprött hjälper inte heller, eftersom det innebär behovet av en specialiserad väteledning för långdistanstransport, istället för det billigare pipelinesystem som används för naturgas.

En idé för att undvika dessa problem är att omvandla väte till ammoniak, ett flytande bränsle som är mycket lättare att hantera. Detta minskar dock den totala effektiviteten i processen. En ammoniakekonomi skulle också behöva ha sin egen infrastruktur byggd från grunden.

Ligninbaserat bränsle

Ett nytt alternativ som föreslagits av forskarna är att använda ett experimentellt bränsle baserat på lignin, en organisk polymer som finns i växter. Bränslet utvecklades i Pr Bin Yangs laboratorium och analyserades med kärnmagnetisk resonans (NMR) vid Pacific Northwest National Laboratory.

Källa: Washington State University

Detta utvecklades tidigare och bevisade att växtavfall från jordbruket kan omvandlas till hållbart flygbränsle. Denna bränsleblandning var också mer energität än de fossila bränslebaserade produkterna, och minskade även föroreningar genom att ersätta aromatiska molekyler (koldioxidcykler) som normalt tillsätts till flygbränsle.

Källa: International Journal of Hydrogen Energy

Ligninbränsle som bär väte

Den nya forskningen bevisade att detta ligninhållande hållbara flygbränsle kan användas som en vätebärare, utan att kräva energiförbrukande kemiska förändringar som vid ammoniakproduktion.

Det fungerar genom att ligninjetbränslet (LJF) frigör de väteatomer som finns i det (mono‑, di‑ och tricyklohexylalkaner) när det utsätts för platina nanopartiklar på kristallint aluminosilikat.

Forskarna kallade denna process Lignin Jet Fuel-baserad Liquid Organic Hydrogen Carrier (LJF‑HyC).

Den del av ligninjetbränslet som bär väte uppskattades med kärnmagnetisk resonans (NMR) till 18,5 % av totalen.

“Denna nya, ligninjetbränslebaserade teknik kan möjliggöra effektiv, högdensitetslagring av väte i ett lätt hanterbart hållbart flygbränsle, vilket eliminerar behovet av trycksatta tankar för lagring och transport.”

Pr. Bin Yang – Professor vid Washington State University

Använda befintlig infrastruktur

Det som gör denna process intressant är att det redan finns en massiv infrastruktur för transport av jetbränsle och andra liknande flytande bränslen. Så, istället för att försöka lagra och transportera rent väte, kan LJF användas för att transportera väte från punkt A till punkt B.

Det kan också enkelt användas för att lagra väte, eftersom lagring av jetbränsle är vanligt förekommande och ekonomiskt.

“Denna innovation erbjuder lovande möjligheter för kompatibilitet med befintlig infrastruktur och ekonomisk bärkraft för skalbar produktion.

Den kan hjälpa till att skapa ett synergistiskt system som förbättrar effektiviteten, säkerheten och de ekologiska fördelarna för både hållbart flygbränsle och vätetekniker.

Pr. Bin Yang – Professor vid Washington State University

Nästa steg för forskarna är målet att designa en AI‑driven katalysator som förbättrar och slutför väteprocesserna, vilket gör dem mer effektiva och kostnadseffektiva.

Väteföretag

Plug Power (PLUG ) är en ledare inom grönt väte, med fokus på bränsleceller. Noterbart är att deras bränsleceller driver över 40 000 truckar, med intäkter som har ökat åtta gånger sedan 2013. De är också aktiva i att bygga väteinfrastruktur såsom väteproduktion, logistik, storskalig kraftgenerering och leveranser.

Källa: Plug Power

Företaget siktar på att skala upp för att minska produktionskostnaderna från $10/kg till $4/kg, samtidigt som produktionen multipliceras med 14 gånger år 2027.

Källa: Plug Power

På grund av massiva investeringar för att öka produktionskapaciteten 19‑faldigt sedan 2020 är företaget ännu inte lönsamt. Detta ledde till att intäkterna nästan fördubblades från början till slutet av 2023. Det mesta av den nuvarande och förväntade verksamheten förväntas komma från Nordamerika.

Företaget ser sina lösningar antingen som ett direkt mobilitetsbränsle eller som ett komplement till elbilar, eftersom väte möjliggör minskning av belastningen på elnätet vid elbilers toppladdning som inte matchar tiderna för förnybar energiproduktion under dagen.

Källa: Plug Power

Som en stor producent av bränsleceller skulle Plug Power dra stor nytta av en övergång till en vätebaserad ekonomi. Förekomsten av en billig och säker vätebärare skulle radikalt förbättra ekonomin för att använda väte som energikälla.

Detta gör därför Plug Power till en bra aktie att satsa på i en generell övergång till väte, med en ökad efterfrågan på deras bränsleceller varje gång en billigare metod för att producera, lagra eller transportera väte uppfinns.

Studierreferens:

^{1. Andrew S. Lipton et al. (2025) In-situ dehydrogenering av ligninbaserat jetbränsle: En ny och hållbar flytande organisk vätebärare. International Journal of Hydrogen Energy Volume 98, 13 januari 2025, Pages 1275-1282}