Bränslecell
Wikipedia
En Bränslecell omvandlar direkt en kemisk reaktion till elektrisk energi. Därmed kan man undvika de energiförluster som uppstår i värmebaserade energiomvandlingssystem på grund av att entropi tillförs systemet vid förbränningen, som sedan leder till energiförluster då entropin förs ur systemet.
Bränslecellen kan alltså liknas vid ett batteri som kan "tankas" med olika typer av bränslen. Ett bränslecellsystem som använder någon form av konvertering kan utnyttja vätgas från vilket kolvätebaserat bränsle som helst, exempelvis naturgas, metanol eller vanlig bensin.
Det vanligaste externa bränslet för bränsleceller är vätgas, men andra bränslen finns också. Används andra externa bränslen (se nedan) än vätgas måste denna sönderdelas/konverteras så att vätet kan extraheras ur denna eftersom bränslecellen internt alltid drivs av vätgas. Vissa bränsleceller (till exempel DMFC) kan direktkonvertera vilket innebär att någon extern konvertering ej behöver ske.
Historik
Principen bakom bränslecellen upptäcktes 1839 av Sir William Robert Grove vid London Institution. 1889 visade Charles Langer vid University of Cambridge i England en bränslecellskonstruktion med en grundprincip som dagens bränsleceller. I slutet på 50-talet blev NASA intresserade av tekniken då man lyckades tillverka en bränslecell som drev ett litet svetsaggregat. Därefter har NASA sponsrat/bekostat över 200 projekt och bränslecellerna fick sitt första användningsområde som kraftförsörjningskälla i NASA: s månfärder. Apollofarkosterna var utrustade med bränsleceller av alkalityp med väte som bränsle och syre som oxidationsmedel.
Olika typer av bränsleceller och dess bränslen:
PAFC - Svavelfri bensin. "Orena bränslen"
PEM - Ren vätgas
MCFC - H2, CO, naturgas, propan, diesel, kol
SOFC -
Alkaliska
DMFC - Metanol. Konvertering behövs ej.
Anodreaktion:
2H2 => 4H+ + 4e- (vätgas => protoner + elektroner)
Katodreaktion:
O2 + 4H+ + 4e- => 2H2O (syrgas + protoner + elektroner => vatten)
Totalreaktion:
2H2 + O2 => 2H2O (vätgas + syrgas => vatten)
Det krävs även ett oxidationsmedel, som oftast är vanlig luft. Fördelarna är att bränslecellen är förnyelsebar och ren. Används vätgas som bränsle är restprodukten vanligt vatten.
En bränslecell kan ge en spänning på 0,7-1 volt och effekt på uppåt 1 Watt. Således krävs att ett antal celler seriekopplas för önskad spänning eller effekt. Benämns då stack, bränslecellstack.
En enkel animation över hur en bränslecell fungerar kan ses här: http://fy.chalmers.se/ef/bcanim.gif
Se även ackumulator och batteri.
