211service.com
Billige dieseldrevne brændselsceller
En norsk virksomhed udvikler lydløse dieselgeneratorer baseret på en ny slags brændselscelle. Nordic Power Systems , som laver generatorerne til landets militær, har med succes testet en 250-watt fast-syre brændselscelle udviklet af SAFCell , et spinoff fra Caltech. Virksomhederne arbejder nu på et 1,2 kilowatt-system.
Kraftværker: Disse to prototyper af brændselscellestakke fra SAFCell genererer elektricitet fra brint, selvom det er afledt af dieselbrændstof og er forurenet med så meget som 20 procent kulilte. Begge er lavet af 10 forbundne brændselsceller. Den lille – der måler tre tommer i diameter – genererer 30 watt, og den større 200 watt.
Fast-syre brændselsceller er stadig på et tidligt stadium af udviklingen. Men SAFCell siger, at de er enklere end konventionelle brændselsceller, og nøglekomponenterne (såsom elektrolytten) kan fremstilles af relativt billige materialer. Forskerne, der udvikler teknologien, mener, at det kunne være billigt nok at erstatte de møller, der bruges i højeffektive kraftværker. (De høje omkostninger ved eksisterende brændselsceller begrænser dem til nicheapplikationer, såsom backup-kraft.)
De nye generatorer fungerer ved at producere brintgas fra diesel i en proces kaldet reformering (brændstoffet opvarmes, men forbrændes ikke og blandes med luft og damp). Brinten føres derefter ind i brændselscellen for at lave elektricitet. I modsætning til de brændselsceller, der er blevet testet i biler, kan de nye tåle urenheder, såsom kulilte, der er til stede i brint fremstillet af diesel. I storskalaproduktion kan de nye brændselsceller også være væsentligt billigere end højtemperatur fastoxidbrændselsceller, som f.eks. Bloom energi , fordi de fungerer ved lavere temperaturer, og derfor ikke kræver dyre varmetolerante materialer, siger Calum Chisolm, SAFCells administrerende direktør.
Fast-syre brændselsceller blev første gang demonstreret i laboratoriet for 10 år siden. De er baseret på faste syrer, der er gode til at lede brintioner, eller protoner, en klasse af kemikalier, der blev opdaget i 1980'erne, men som blev anset for at være upraktiske for brændselsceller, fordi de opløses i vand, som produceres, når brændselsceller kombinere brint og ilt. Sossina Haile, professor i materialevidenskab og kemiteknik ved Caltech, og hendes kolleger fandt en enkel måde at omgå dette problem: Betjen brændselscellerne ved temperaturer høje nok til at omdanne vandet til damp, som ikke opløser de faste syrer.
De resulterende brændselsceller kombinerede fordelene ved to hovedtyper brændselsceller: Polymer-elektrolyt-membran-brændselsceller og fastoxid-celler. Polymer-elektrolyt-membran brændselsceller, den type GM og andre bilfirmaer bruger i deres prototype brændselscelle køretøjer, er bekvemme, fordi de kører ved lave temperaturer. Men ved disse lave temperaturer kan kulilte samle sig på katalysatorer og forhindre dem i at udføre deres arbejde. Dette kræver, at de bruger renset brintbrændstof, som ikke er almindeligt tilgængeligt. De nye fastsyre brændselsceller kan køre ved højere temperaturer (250 °C i stedet for 90 °C), hvor kulilte ikke er et problem, så de kan køre på brint fremstillet på stedet af naturgas og endda relativt snavsede brændstoffer såsom diesel, som er langt lettere tilgængelig end brint.
I deres evne til at bruge en række brændstoffer er de nye brændselsceller som fastoxid-celler. Men sidstnævnte fungerer typisk ved høje temperaturer – 800 °C til 1.000 °C – og kræver dyre materialer. De nye brændselsceller, når de først er i kommerciel produktion, forventes at koste omtrent lige så meget som fastoxidbrændselsceller, der sælges af Bloom Energy, siger Chisolm, men omkostningerne kan hurtigt falde til omkring en tiendedel af prisen på Bloom-teknologien som virksomheden udvikler og implementerer en række omkostningsbesparende tiltag. På det tidspunkt ville brændselscellerne være billige nok til at være konkurrencedygtige med højeffektive turbiner, der bruges i kraftværker.
En vigtig udfordring er at reducere mængden af brugt platinkatalysator, siger Robert Savinell , professor i kemiingeniør ved Case Western Reserve University. Haile og forskerne ved SAFCell har allerede identificeret en platin-palladium-katalysator og katalysatoraflejringsmetoder, der både reducerer mængden af platin, der kræves, og øger effekten, men mængden af platin skal reduceres mere. De udvikler nye katalysatorer, der udnytter det faktum, at systemet fungerer ved relativt lave temperaturer.
En anden mulighed er at genbruge platinet, en forholdsvis simpel proces på grund af brændselscellernes kemiske sammensætning, siger Chisolm. Det kombineret med en god finansieringsplan kunne give brændselscellerne mulighed for at nå milepælen på 1.000 dollar pr. kilowatt, der i vid udstrækning betragtes som det punkt, hvor brændselsceller vil blive vedtaget i massevis, siger han.