Toen wetenschappers uit het leger een deel van hun nieuwe op aluminium gebaseerde nanopoeder in water mengden, waren de resultaten verbluffend.
"Het borrelde op dezelfde manier als een Alka-Seltzer-tablet, maar waarschijnlijk gewelddadiger", zegt Kristopher Darling, materiaalwetenschapper bij het US Army Research Laboratory (ARL) in Maryland.
De wetenschappers beseften dat het poeder op de een of andere manier water splitste en waterstof vrijmaakte, een opwindende ontdekking gezien het nut van waterstof als brandstof. Maar toen ze het poeder met urine mengden, werden de dingen echt opwindend. Het borrelen, al krachtig, werd zelfs levendiger, wat suggereert dat het poeder meer waterstof aan urine onttrok dan aan het water. Latere metingen toonden aan dat de reactiesnelheid ongeveer het dubbele was.
Waarom mengden wetenschappers van het leger aluminium nano-poeder en plassen, vraagt u zich misschien af? Nou, de missie van het laboratorium is om materialen te ontwikkelen die op een dag soldaten in het veld ten goede kunnen komen.
"Hoe lever je energie aan uitploegen die voor langere tijd weg zijn?" Vraagt Darling. "Dus begonnen we te kijken hoe je bestaande vloeistoffen gebruikt die de solider zou hebben?"
Het team weet nog niet zeker waarom het aluminiumpoeder meer waterstof produceert uit urine dan uit water. Het kan iets te maken hebben met de elektrolyten in urine of verschillen in de pH. Maar wat ze wel weten, is dat het vermogen om waterstof in het veld te produceren dramatische voordelen kan hebben.
"De applicaties kunnen overal zijn waar je stroom nodig hebt", zegt ARL-wetenschapper Scott Grendahl.
Soldaten konden aluminium nanopoeder meenemen om te mengen met water of urine om een brandstofcel op te persen. Het poeder kan aan de binnenkant van tanks worden geverfd om, wanneer het nat is, een krachtboost te bieden als de brandstof op is. Het kan 3D-geprint worden in delen voor drones of robots die "kannibaliseren" wanneer ze bijna leeg zijn door zichzelf in water te dompelen.
Het poeder kan ook in het veld worden geproduceerd door dingen zoals aluminium blikjes en opgeblazen voertuigen te verzamelen. Als dit lukte, zouden soldaten in theorie brandstof kunnen maken uit niets anders dan opruimmateriaal en hun eigen urine.
Dit is een groot probleem, omdat een groot percentage soldatensterfgevallen in het Midden-Oosten plaatsvindt tijdens brandstofkonvooien. Dit feit heeft het Amerikaanse leger een belangrijke stimulans gegeven om nieuwe, efficiëntere brandstoftechnologieën te creëren.
Waterstof wordt al lang aangeprezen als een groene brandstof. Maar het is niet eenvoudig om te vervoeren, omdat het eerst onder druk of vloeibaar moet worden gemaakt. Het produceren van waterstof uit water met behulp van aluminium is niet nieuw. Maar deze processen hebben altijd een katalysator nodig gehad, wat traditioneel betekent het toevoegen van zuren, basen of extra energie, of het gebruik van hoge temperaturen. Sommige van deze katalysatoren kunnen giftig en vervuilend zijn. Dit nieuwe proces heeft daarentegen gewoon het nano-poeder van de aluminiumlegering en een vloeistof op waterbasis nodig - water, sportdrank, urine, speeksel. Het nanopoeder is gemaakt van kleine korrels aluminium en andere metalen gerangschikt in een nanopatroon.
"We hebben geen katalysator, onze bijproducten zijn inert en niet giftig, en het is zeer efficiënt, " zegt Grendahl.
Het team is momenteel bezig met het patenteren van hun uitvinding. De volgende stappen zijn het optimaliseren van het proces en het opschalen. Het team kan het poeder momenteel in kilogramhoeveelheden maken en verwacht dat het relatief eenvoudig en goedkoop zal zijn om grotere hoeveelheden te maken. Daarna worden andere ARL-teams betrokken om aan applicaties te werken. Er is ook belangstelling geweest van universiteiten en de particuliere industrie. Dit is niet verwonderlijk, gezien hoe nuttig on-demand schoon geproduceerde waterstof kan zijn voor dingen zoals auto's op waterstof. Maar, zoals experts waarschuwen, het is nog niet duidelijk hoe het proces buiten het lab zal werken.
Als het lukt, voedt de soldaat van de toekomst zijn of haar zaklampen en communicatieapparaten met alleen lege blikjes en plassen. Over recycling gesproken.
