Det finns många steg mellan ett labbgenombrott och en verklig tillämpning. Och grönt väte kan precis ha tagit de första stegen.

Grönt väte har mycket att göra. Det är ett rent bränsle som inte bara kan minska utsläppen av växthusgaser utan skapa en lukrativ ny exportindustri. Det har dock några betydande utmaningar som måste lösas innan det kan nå sin fulla potential.

Placera en kork i den

En stor utmaning för grönt väte är lagring. Om väte skulle lagras och transporteras på samma sätt som naturgas skulle det behöva kylas ner och göras flytande. Men medan naturgas kondenserar vid -161°C, kondenserar vätgas vid -253°C. Att kyla ner något till den temperaturen kräver mycket energi.

"I allmänhet är vätelagring inte väl förstådd, inte skalad och potentiellt en mycket dyr del av kedjan", säger Alison Reeve, biträdande direktör för programmet för energi och klimatförändringar vid Grattan Institute.

Ny forskning från Deakin University kan dock ha hittat en smart lösning med "kulfräsning."

Kulfräsning använder mekanisk energi för att driva kemiska reaktioner. Processen går ungefär så här:

1. Hitta/bygg en tumlare som kan rotera.
2. Fyll tumlaren med ett dussin kulor av rostfritt stål, gasen du vill lagra och en ofarlig kemikalie som kallas bornitrid.
3. Börja snurra tumlaren så att de rostfria stålkulorna börjar röra sig och driver en kemisk reaktion.

Och voilà! Du har vad som kallas en "mekanomisk reaktion."

Reaktionen gör att gaserna adsorberas till bornitridens yta genom kemiska bindningar. Enkelt uttryckt kan kulmalning potentiellt lagra vätgas i fast pulverform, vilket tar bort behovet av att göra den flytande.

"Detta var en oavsiktlig upptäckt. När gasen band till pulvret sjönk trycket inuti tumlaren till noll. Vi kontrollerade tumlaren för läckor men hittade inga", säger Dr. Srikanth Mateti, ledande forskare bakom upptäckten.

"Vi upprepade processen 30 gånger och fick samma resultat."

Srikanth och hans kollegor publicerade en forskningsartikel om hur denna teknik kan separera kolvätegaser (olefin och paraffingas) genom att selektivt adsorbera bara en. Mest spännande är att kulfräsning ger stora energibesparingar.

Med nuvarande teknologi separerar den petrokemiska industrin kolvätegasblandningar genom att använda en energikrävande kryogen destillationsprocess. Denna process står för 15 % av den globala energiförbrukningen.

Processen är också mindre energikrävande än flytande vätgas. Detta kan potentiellt lösa ett stort problem i den gröna vätgasförsörjningskedjan.

Medan Srikanths papper fokuserar på att använda kulmalning för att separera olefin- och paraffingas, arbetar han och hans team för närvarande på ett papper för lagring av vätgas. Srikanths team har också immateriella rättigheter för tekniken för att lagra andra gaser med kulfräsningstekniken.

Håll dina hästar

Ovanstående studie från Deakin University är spännande grejer för grön energientusiaster. Tyvärr är kulfräsning inte kulan för att lösa våra bränsleproblem.

"Det kan ta lång tid för forskning att gå från lab till industriell skala", säger Alison.

"Den mest effektiva solpanelen du kan köpa för tillfället har en effektivitetsnivå som uppnåddes i labbet 1985."

"Australien har den näst största pipelinen av tillkännagivna väteprojekt. Det finns gott om 3D-renderingar och webbplatser, men vi har praktiskt taget ingenting installerat. Om något är vi i mitten på baksidan av packen när det gäller produktion."

Aj. Men vi behöver väl inte vänta till slutet av 2050-talet för att se om kulfräsning kommer att fungera i industriell skala?

Enligt Alison är det här regeringen kan gå in.

Statligt stöd

"Regeringen måste fortsätta att investera i forsknings- och utvecklingsdemonstrationer i ett tidigt skede och kommersialisering för att fortsätta dra ut saker från labbet och göra det mer tillgängligt."

Tidig forskning och utveckling är riskabel, så de flesta investerare är tveksamma tills saker är bevisade, vilket gör det svårt att få tillgång till kapital.

Däremot kan statligt stöd tillåta forskning att utvecklas tills de inledande knäckarna är utjämnade.

Regeringar kan också hjälpa industrin genom att skapa "market pull-through". När allt kommer omkring kan du ha världens bästa vätelagringssystem, men det kommer att vara värdelöst om ingen köper väte.

Ett bra exempel på att regeringen stöder marknadsgenomslag är förnybar energi.

"Den australiensiska regeringen har gett mycket stöd för generering av förnybar energi som solkraftsparker eller vindkraftsparker. Men samtidigt har den federala regeringen lagstiftat för energihandlare att köpa förnybar energi."

"Det är denna efterfrågan som garanterar projekt i stor skala. Det är att kunna gå till en bank och säga "Jag har fem kunder som kommer att köpa det till det här priset i 5 år."

Ett ännu mer förutseende exempel på en pipeline för snabb labb att marknadsföra är vacciner mot covid-19.

"Regeringar sa till läkemedelsföretagen 'skaffa det här vaccinet ASAP och jag kommer att köpa 5 miljoner doser'."

Så även om forskning som Srikanths är avgörande för en grön väteindustri, kan det inte ske i ett vakuum. Det behöver statligt stöd för att blomstra. + Utforska vidare

Genombrott i gasseparering och lagring kan påskynda övergången till grönt väte

Den här artikeln dök upp först på Particle, en vetenskapsnyhetswebbplats baserad på Scitech, Perth, Australien. Läs originalartikeln.