Bransleceller

Uppbyggnaden av en bränslecell är relativt enkel:

• Två elektroder, anod och katod är separerade från varandra genom ett membran (elektrolyt).
• Å ena sidan strömmar väte, å andra sidan syre.
• Väte består som kemiskt grundämne av två elektroner och två protoner. Dessa separeras och går olika vägar i bränslecell:
  • Protonerna överförs med membranet direkt till sidan med inströmmande syre.
  • Elektronerna tar omvägen via den anslutna strömkretsen. Detta gör att ström och bränslecell utströmmar elektrisk energi till elförbrukare (t.ex. glödlampan i figur 1).
  • När elektronerna slutligen når fram till syresidan i protonerna uppstår ofarligt vatten från vätedrivna protoner tillsammans med elektroner och syre.

Info: Den totala kemiska ekvationen för reaktioner i den ursprungliga vätgascellen* är följande:

2 H2 + O2 -> 2 H2O

* för olika typer av bränsleceller har grundekvationen delvis ändrats genom tillsatser. För en direkt metanol-bränslecell till exempel är ekvationen CH3OH + 3 O2 -> 4 H2O + 2 CO2, vilket ger lite koldioxid.
Spänningen i strömkretsen är cirka 1,2 volt för en bränslecell med rent väte. Genom seriekoppling av cellerna kan större spänningar skapas. Detta kommer att ske genom ”stapling” av bränsleceller. Den kraftfulla formateringen av flera, efter varandra kopplade bränsleceller kallar sig stack. Stack kommer från engelska och betyder staplar eller stapelminne.

Varför använder man bränsleceller?

För privata användare finns det för närvarande bränsleceller med en nominell spänning på 12 eller 24 V. detta räcker för att ladda ett bilbatteri eller för att direkt leverera elektroniska förbrukare ombord på en husbil, ett fartyg och andra mobila applikationer.
Tips: Bränsleceller med bra tjänster även i mindre kokningsplatser, eftersom de kan användas året om och överbryggar därmed eventuella störningar i huvudströmmen under vintermånaderna.

Vilka bränsleceller finns det i butiken?

I vår butik hittar du membranbränsleceller och direkt-metanol-bränsleceller.
Nuförtiden finns bränsleceller för mobil drift, genererar elström för förbrukare med en klenspänning mellan 12 och 24 V. till exempel kan du ladda mobiltelefoner och bärbara datorer, driva TV-apparater och radioapparater med en bränslecell eller försörja en strålkastarlampa med ström. Både strömspänningsvärdena och den elektriska effekten hos de anslutna enheterna ska vara kompatibla med de elektriska parametrarna för bränslecell. Denna effekt är för närvarande ca 40 till 380 watt för bränsleceller för klenspänningsområdet, was kan med tanke på utvecklingen kompletteras med energisparande apparater för många elektriska tillämpningar.
För övrigt: Lastmängden av bränslecell anges i amperetimmar (Ah). Laddningskapaciteten per dag kan räknas om till den tillgängliga strömstyrkan med hjälp av kvoten 24.

Membranbränsleceller (PEMFC = Proton Exchange Membrane Fuel Cell)

Membranbränsleceller alstrar elektrisk energi CO2-neutral. I drift är dessa bränsleceller mycket tysta jämfört med dieselaggregat och liknande alternativ för lokal elproduktion.
För att driva en bränslecell med membran behöver du bara en vätgasflaska.
Vätgasbränslecellen kan integreras i befintliga energisystem. Genom att låta blyackumulatorer som till exempel bilbatterier vara anslutna, har du möjlighet att lagra elektrisk energi som producerats från bränslecellen för senare användning.

Figur: Schema för en membranbränslecell (PEMFC)

Direkt-metanol-bränsleceller (DMFC = Direct metanol Fuel Cell)

Direktmetanol-bränsleceller omvandlar vid produktion av elektrisk energi metanol och syre till utgångsprodukter vatten och koldioxid. Den kemiska ekvationen för reaktionen i direktmetanol-bränslecell är följande:

2 CH3OH + 3 O2 -> 4 H2O + 2 CO2

Andelen CO2 som uppstår är inte särskilt hög, men utrymmen bör ventileras oftare när metanolbränslecell används. Även dessa bränsleceller kan användas tyst och platssparande.

För drift av en direktmetanol-bränslecell behöver du metanol och ibland lite service-vätska.
Observera: Metanolen som behövs får tyvärr inte skickas online. Men du får det på plats i våra Conrad-filialer. Metanol får endast säljas till helårskunder.

Figur: Funktionsschema för en direkt metanol-bränslecell

Tekniska framsteg: Framtiden är bränsleceller!

Fördelarna med bränslecell är följande:

• Enkel konstruktion
• Utsläppsfri, tyst drift
• Omvandlingskapacitet i den alstrade elektriska energin för laddning av batterier
• Platsoberoende användningsmöjligheter.

Dessa fördelar visar att denna teknik i framtiden kommer att bli mer framgångsrik än traditionella former av elproduktion, särskilt när det gäller rörlighetstillämpningar.

Utöver membranbränsleceller (PEMFC = Proton Exchange Membrane Fuel Cell) och direkt metanol-bränslecell (DMFC = Direct metanol Fuel Cell) finns det andra typer av bränsleceller:

• Fast oxidbränslecell (SOFC = solid oxid Fuel Cell)
• Alkalisk bränslecell (AFC = alkalisk Fuel Cell)
• Bränslecell för fosforsyra (PAFC = fosfor Acid Fuel Cell)
• Smältkarbonatbränslecell (MCFC = Molten karbonat Fuel Cell)

I vissa av dessa bränsleceller är de kemiska reaktionerna förknippade med höga temperaturer.

Redan beprövade användningsområden:

• Bilar som hybrider med bränslecell
• Förnybar energi i form av solmoduler och bränslecellvärmare med värmeåtervinning
• Alla typer av drivanordningar, för markfordon, fartyg, flygplan och bland annat för rymduppskjutning

I dag handlar det om nischprodukter, men trenden för bränslecellen är uppåtgående.

De brister som spridningen av bränslecellsteknik (för närvarande) har i sig är följande:

• För storskalig användning måste man först hitta sätt att producera stora mängder väte. Det finns redan några intressanta ansatser här, som delvis går ut på att använda förnybara energikällor från andra framdrivningstekniker.
• Dagens bränsleceller är fortfarande för dyra för massmarknaden jämfört med till exempel litiumjonbatterier.

På det hela taget behövs det fortfarande viss forskning på detta område. Trots detta är tekniken mycket tydlig när was gäller det ekologiska fotavtrycket och miljövänligheten. Det är därför intressant att följa upp den intressanta frågan om bränsleceller och deras fortsatta utveckling.