Wasserstoffspeicherung mit hoher Dichte ist eine Herausforderung für stationäre und tragbare Anwendungen und bleibt eine bedeutende Herausforderung für Transportanwendungen. Derzeit verfügbare Speicheroptionen erfordern typischerweise großvolumige Systeme, die Wasserstoff in gasförmiger Form speichern. Dies ist weniger ein Problem für stationäre Anwendungen, bei denen die Stellfläche von Druckgastanks weniger kritisch sein kann.
Brennstoffzellenfahrzeuge benötigen jedoch genügend Wasserstoff, um eine Reichweite von mehr als 300 Meilen zu erreichen und das Fahrzeug schnell und einfach zu betanken. Während einige leichte Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs), die in der Lage sind, diese Reichweite zu erreichen, auf den Markt gekommen sind, werden diese Fahrzeuge auf Druckgasspeicher an Bord mit großvolumigen Hochdruck-Verbundbehältern angewiesen sein. Die erforderlichen großen Speichervolumina haben möglicherweise weniger Auswirkungen auf größere Fahrzeuge, aber die Bereitstellung einer ausreichenden Wasserstoffspeicherung auf allen leichten Plattformen bleibt eine Herausforderung. Die Bedeutung des 300-Meilen-Reichweitenziels kann durch einen Blick auf die Verkaufsverteilung nach Reichweite auf dieser Seite verdeutlicht werden, die zeigt, dass die meisten heute verkauften Fahrzeuge in der Lage sind, dieses Minimum zu überschreiten.Auf Massenbasis hat Wasserstoff fast den dreifachen Energiegehalt von Benzin — 120 MJ / kg für Wasserstoff gegenüber 44 MJ / kg für Benzin. Auf Volumenbasis ist die Situation jedoch umgekehrt: Flüssiger Wasserstoff hat eine Dichte von 8 MJ / L, während Benzin eine Dichte von 32 MJ / L aufweist, wie die Abbildung zeigt, in der die Energiedichten von Kraftstoffen anhand niedrigerer Heizwerte verglichen werden. Wasserstoffspeicherkapazitäten an Bord von 5-13 kg Wasserstoff werden benötigt, um die Reichweite für die gesamte Palette der Plattformen für leichte Nutzfahrzeuge zu erreichen.
Um diese Herausforderungen zu meistern, verfolgt FCTO zwei strategische Wege, die sowohl auf kurz- als auch auf langfristige Lösungen abzielen. Der kurzfristige Weg konzentriert sich auf die Druckgasspeicherung unter Verwendung fortschrittlicher Druckbehälter aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen, die einen Druck von 700 bar erreichen können, wobei der Schwerpunkt auf der Senkung der Systemkosten liegt. Der langfristige Weg konzentriert sich sowohl auf (1) kalte oder kryokomprimierte Wasserstoffspeicherung, bei der eine erhöhte Wasserstoffdichte und isolierte Druckbehälter die Erreichung der DOE-Ziele ermöglichen können, als auch auf (2) materialbasierte Wasserstoffspeichertechnologien, einschließlich Sorptionsmittel, chemische Wasserstoffspeichermaterialien und Metallhydride, mit Eigenschaften, die das Potenzial haben, die DOE-Wasserstoffspeicherziele zu erreichen.