211service.com
Goedkope dieselaangedreven brandstofcellen
Een Noors bedrijf ontwikkelt stille dieselgeneratoren op basis van een nieuw soort brandstofcel. Noordse energiesystemen , dat de generatoren voor het leger van dat land maakt, heeft met succes een 250 watt vast-zuurbrandstofcel getest, ontwikkeld door SAFCell , een spin-off van Caltech. De bedrijven werken nu aan een 1,2 kilowatt systeem.
Energiecentrales: Deze twee prototype brandstofcelstacks van SAFCell wekken elektriciteit op uit waterstof, zelfs als deze is afgeleid van dieselbrandstof en is verontreinigd met maar liefst 20 procent koolmonoxide. Beide zijn gemaakt van 10 verbonden brandstofcellen. De kleine - met een diameter van 3 inch - genereert 30 watt en de grotere 200 watt.
Vast-zuur brandstofcellen bevinden zich nog in een vroeg ontwikkelingsstadium. Maar SAFCell zegt dat ze eenvoudiger zijn dan conventionele brandstofcellen en dat de belangrijkste componenten (zoals de elektrolyt) van relatief goedkope materialen kunnen worden gemaakt. De onderzoekers die de technologie ontwikkelen, denken dat het goedkoop genoeg kan zijn om de turbines te vervangen die worden gebruikt in hoogrenderende energiecentrales. (De hoge kosten van bestaande brandstofcellen beperken ze tot nichetoepassingen, zoals back-upstroom.)
De nieuwe generatoren werken door waterstofgas te produceren uit diesel in een proces dat reforming wordt genoemd (de brandstof wordt verwarmd, maar niet verbrand en gemengd met lucht en stoom). De waterstof wordt vervolgens in de brandstofcel gevoerd om elektriciteit te maken. In tegenstelling tot de brandstofcellen die in auto's zijn getest, kunnen de nieuwe onzuiverheden verdragen, zoals koolmonoxide, die aanwezig zijn in waterstof gemaakt van diesel. Bij grootschalige productie zouden de nieuwe brandstofcellen ook aanzienlijk goedkoper kunnen zijn dan vaste-oxidebrandstofcellen op hoge temperatuur, zoals die worden verkocht door Bloei energie , omdat ze bij lagere temperaturen werken en dus geen dure hittebestendige materialen nodig hebben, zegt Calum Chisolm, CEO van SAFCell.
Vast-zuur brandstofcellen werden 10 jaar geleden voor het eerst gedemonstreerd in het laboratorium. Ze zijn gebaseerd op vaste zuren die goed zijn in het geleiden van waterstofionen, of protonen, een klasse chemicaliën die in de jaren tachtig werden ontdekt, maar waarvan werd gedacht dat ze onpraktisch waren voor brandstofcellen omdat ze oplossen in water, dat wordt geproduceerd wanneer brandstofcellen waterstof en zuurstof combineren. Sossina Haile, een professor in materiaalkunde en chemische technologie bij Caltech, en haar collega's hebben een eenvoudige manier gevonden om dit probleem te omzeilen: laat de brandstofcellen werken bij temperaturen die hoog genoeg zijn om het water in stoom te veranderen, die de vaste zuren niet oplost.
De resulterende brandstofcellen combineerden de voordelen van twee hoofdtypen brandstofcellen: polymeer-elektrolyt-membraanbrandstofcellen en vaste-oxidecellen. Polymeer-elektrolyt-membraanbrandstofcellen, het type dat GM en andere autofabrikanten gebruiken in hun prototype brandstofcelvoertuigen, zijn handig omdat ze bij lage temperaturen werken. Maar bij deze lage temperaturen kan koolmonoxide zich op katalysatoren verzamelen en verhinderen dat ze hun werk kunnen doen. Dit vereist dat ze gezuiverde waterstofbrandstof gebruiken, die niet overal verkrijgbaar is. De nieuwe vastzuurbrandstofcellen kunnen op hogere temperaturen draaien (250 °C in plaats van 90 °C) waarbij koolmonoxide geen probleem is, dus kunnen ze draaien op waterstof die ter plekke uit aardgas wordt gemaakt en zelfs op relatief vuile brandstoffen zoals diesel, die veel gemakkelijker beschikbaar is dan waterstof.
In hun vermogen om een reeks brandstoffen te gebruiken, lijken de nieuwe brandstofcellen op die van vaste oxide. Maar deze laatste werken doorgaans bij hoge temperaturen – 800 °C tot 1000 °C – en vereisen dure materialen. De nieuwe brandstofcellen, die eenmaal in commerciële productie zijn genomen, zullen naar verwachting ongeveer net zoveel kosten als vaste-oxidebrandstofcellen die door Bloom Energy worden verkocht, zegt Chisolm, maar de kosten kunnen snel dalen tot ongeveer een tiende van de kosten van de Bloom-technologie. het bedrijf ontwikkelt en implementeert een scala aan kostenbesparende maatregelen. Op dat moment zouden de brandstofcellen goedkoop genoeg zijn om te concurreren met hoogrenderende turbines die in energiecentrales worden gebruikt.
Een belangrijke uitdaging is het verminderen van de hoeveelheid gebruikte platinakatalysator, zegt: Robert Savinell , een professor in de chemische technologie aan de Case Western Reserve University. Haile en de onderzoekers van SAFCell hebben al een platina-palladiumkatalysator en katalysatorafzettingsmethoden geïdentificeerd die zowel de benodigde hoeveelheid platina verminderen als het vermogen verhogen, maar de hoeveelheid platina moet meer worden verminderd. Ze ontwikkelen nieuwe katalysatoren die profiteren van het feit dat het systeem bij relatief lage temperaturen werkt.
Een andere optie is het recyclen van platina, een relatief eenvoudig proces vanwege de chemische samenstelling van de brandstofcellen, zegt Chisolm. Dat, in combinatie met een goed financieringsplan, zou de brandstofcellen in staat kunnen stellen de mijlpaal van $ 1.000 per kilowatt te bereiken die algemeen wordt beschouwd als het punt waarop brandstofcellen massaal zullen worden gebruikt, zegt hij.