Als Armeewissenschaftler einen Teil ihres neuen Nanopulvers auf Aluminiumbasis in Wasser mischten, waren die Ergebnisse verblüffend.
"Es sprudelte sehr ähnlich wie bei einem Alka-Seltzer-Tablet, aber wahrscheinlich heftiger", sagt Kristopher Darling, Materialwissenschaftler am US Army Research Laboratory (ARL) in Maryland.
Die Wissenschaftler stellten fest, dass das Pulver auf irgendeine Weise Wasser spaltet und Wasserstoff freisetzt, eine aufregende Entdeckung angesichts der Nützlichkeit von Wasserstoff als Brennstoff. Aber als sie das Pulver mit Urin mischten, wurde es wirklich aufregend. Das bereits kräftige Sprudeln wurde noch lebhafter, was darauf hindeutete, dass das Pulver mehr Wasserstoff aus dem Urin als aus dem Wasser extrahierte. Spätere Messungen ergaben, dass die Reaktionsgeschwindigkeit etwa doppelt so hoch war.
Warum mischten Army-Wissenschaftler Aluminium-Nanopulver und Natursekt, könnte man fragen? Nun, die Mission des Labors ist es, Materialien zu entwickeln, von denen eines Tages Soldaten auf dem Feld profitieren könnten.
„Wie versorgt man Auswärtsteams mit Energie, die für längere Zeit weg sind?“, Fragt Darling. "Also begannen wir uns zu überlegen, wie man vorhandene Flüssigkeiten nutzt, die der Solider haben würde?"
Das Team ist sich noch nicht sicher, warum das Aluminiumpulver aus Urin mehr Wasserstoff als aus Wasser erzeugt. Es könnte etwas mit den Elektrolyten im Urin oder mit Unterschieden im pH-Wert zu tun haben. Sie wissen jedoch, dass die Fähigkeit, Wasserstoff auf dem Feld zu produzieren, dramatische Vorteile haben kann.
"Die Anwendungen könnten überall dort sein, wo Sie Strom benötigen", sagt der ARL-Wissenschaftler Scott Grendahl.
Soldaten könnten Aluminium-Nanopulver mitführen, um es mit Wasser zu mischen, oder Urin, um eine Brennstoffzelle zu entsaften. Das Pulver könnte auf die Innenseite der Tanks gestrichen werden, um bei Benetzung eine Leistungssteigerung zu erzielen, wenn der Kraftstoff ausgeht. Es könnte in 3D-Teile für Drohnen oder Roboter gedruckt werden, die sich „selbst ausschlachten“ könnten, wenn der Strom knapp wird, indem sie sich in Wasser tauchen.
Das Pulver könnte möglicherweise auch auf dem Feld hergestellt werden, indem Dinge wie Aluminiumdosen und gesprengte Fahrzeuge gesammelt werden. Wenn dies erfolgreich wäre, könnten Soldaten theoretisch nur aus gespültem Material und ihrem eigenen Urin Treibstoff herstellen.
Dies ist eine große Sache, da ein großer Prozentsatz der Soldaten im Nahen Osten bei Konvois zur Treibstoffversorgung ums Leben kommt. Diese Tatsache hat dem US-Militär einen wichtigen Anreiz gegeben, neue, effizientere Kraftstofftechnologien zu entwickeln.
Wasserstoff wird seit langem als umweltfreundlicher Kraftstoff angepriesen. Der Transport ist jedoch nicht einfach, da er zuerst unter Druck gesetzt oder verflüssigt werden muss. Die Herstellung von Wasserstoff aus Wasser unter Verwendung von Aluminium ist nicht neu. Diese Prozesse benötigten jedoch immer einen Katalysator, was traditionell das Hinzufügen von Säuren, Basen oder zusätzlicher Energie oder die Verwendung hoher Temperaturen bedeutet. Einige dieser Katalysatoren können giftig und umweltschädlich sein. Im Gegensatz dazu werden für dieses neue Verfahren lediglich das Aluminiumlegierungs-Nanopulver und eine Flüssigkeit auf Wasserbasis benötigt - Wasser, Sportgetränk, Urin, Speichel. Das Nanopulver besteht aus winzigen Körnern aus Aluminium und anderen Metallen, die in einem Nanomuster angeordnet sind.
„Wir haben keinen Katalysator, unsere Nebenprodukte sind inert und ungiftig und es ist sehr effizient“, sagt Grendahl.
Das Team ist derzeit dabei, seine Erfindung zu patentieren. Die nächsten Schritte werden die Optimierung des Prozesses und die Skalierung sein. Das Team kann das Pulver derzeit in Kilogramm-Mengen herstellen und geht davon aus, dass es relativ einfach und kostengünstig sein wird, größere Mengen herzustellen. Danach werden andere ARL-Teams mit der Arbeit an Anwendungen befasst. Es gab auch Interesse von Universitäten und der Privatwirtschaft. Dies ist nicht verwunderlich, wenn man bedenkt, wie nützlich sauber produzierter Wasserstoff bei Bedarf für Dinge wie wasserstoffbetriebene Autos sein kann. Aus Vorsicht der Experten ist jedoch noch nicht klar, wie der Prozess außerhalb des Labors ablaufen wird.
Wenn es gelingt, kann der Soldat der Zukunft seine Taschenlampen und Kommunikationsgeräte nur mit leeren Getränkedosen und Pipi versorgen. Sprechen Sie über das Recycling.
