Praktiske brændselsceller til elektronik

En ny plan for at skabe en kompakt enhed, der effektivt omdanner methanol til brint, kunne gøre det praktisk at inkorporere brændselsceller i bærbare computere og anden bærbar elektronik. En sådan enhed kunne tillade en bærbar computer at køre i 50 timer og genoplades øjeblikkeligt ved at bytte i en lille brændstofpakke.

Hot design: En ny plan for en brændselsprocessor (øverst), der kan bruges i brændselsceller, kræver, at der arrangeres en række reaktorer i koncentriske rør. I midten er en brænder, omgivet af kamre til opvarmning af methanol og vand, fjernelse af brint fra methanol og fjernelse af kulilte. Det nederste billede viser en mulighed for at integrere brændstofprocessoren med en brintbrændselscelle.

Brændselsceller drevet af methanol eller et andet flydende brændstof er længe blevet holdt frem som en løsning på de stadigt voksende energikrav fra bærbar elektronik. Men brændselsceller, der omdanner methanol direkte til elektricitet, er omfangsrige. Brændselsceller, der kører på brintgas, er meget mere kompakte, men brinten fylder i modsætning til flydende brændstof for meget.

Et ideelt kompromis ville være et system, der bruger en brintbrændselscelle, men lagrer brinten i flydende form som methanol, indtil lige før det er nødvendigt. Brinten ville blive frigivet i en række trin i en brændstofprocessor, der inkluderer opvarmning af brændstoffet for at fordampe det, opvarmning af vand til dampreformering og yderligere reaktioner til fjernelse af carbonmonoxid. Men udfordringen har været at gøre dem både små og effektive.

Ved sidste uges møde i American Chemical Society (ACS) i Boston, Ronald bedre , en professor i kemiteknik ved Stevens Institute of Technology, i Hoboken, NJ, beskrev et nyt system, der kunne løse problemet.

I modsætning til tidligere designs, hvor de forskellige forarbejdningstrin er indbygget i successive flade lag, foreslår Besser et cylindrisk design, hvor lagene danner koncentriske rør. I et sådant design spredes varme i alle retninger fra en brænder i midten, hvilket letter de nødvendige reaktioner. For at holde hvert lag ved den optimale temperatur ville han inkorporere aerogeler, en relativt ny type isolering. For at reducere omkostningerne foreslår han at bruge avanceret plast til flere af lagene.

Brændstofprocessoren til at generere de 20 watt strøm, der er nødvendig for en bærbar computer eller en stor radio, ville være 4,8 centimeter i diameter og 10 centimeter lang. Tilføjelse af brændselscellen og brændstoflageret kan betyde yderligere 20 centimeters længde, vurderer Besser, men processoren ville stadig være lille nok til at passe i en bærbar computer. I betragtning af hele pakken vil systemet lagre omkring 1.000 watt-timer pr. kilogram; de allerbedste batterier når kun 300 watt-timer pr. kilogram, og bærbare batterier kan være omkring halvdelen af ​​dette. Besser siger, at et sådant system potentielt kan give 5 til 10 gange så meget energi som et batteri.

Jamie Holladay , en sessionsleder ved ACS-konferencen, er optimistisk over, at systemet kan fungere. Han siger dog, at hans egen forskning tyder på, at det måske ikke er muligt at inkorporere et plastiklag, da det kan blive forringet over tid. I stedet kan det være muligt at bruge et metal eller keramisk yderlag.

En række forskningsgrupper i virksomheder og i akademiske og offentlige laboratorier har udviklet komponenter til brændselsceller, som snart kan være klar til at blive inkorporeret i produkter, selvom Holladay ikke forventer at se dem på markedet i mindst to år endnu. (Se Bedre brændselsceller til bærbare computere.) Der er stadig problemer, der skal løses med brintbrændselscellerne. For eksempel producerer sådanne brændselsceller vand, mens de laver elektricitet, og det er en udfordring at finde en måde at komme af med det vand uden at påvirke den omgivende elektronik i en bærbar computer, siger han. Desuden er brændselscellerne stadig dyre. Hvis et brændselscellesystem koster tre eller fire gange mere end et batteri, spørger Holladay, hvorfor så ikke bare købe ekstra batterier til lange ture?

Og mange eksperter mener, at brændselsceller aldrig vil optræde bredt i forbrugerelektronik. De tvivler på, at regulatorer for eksempel vil tillade passagerer at medbringe brændbare væsker på et fly, selv i små mængder og omhyggeligt pakket inde i systemet.

Alligevel peger fortalere for teknologien på adskillige praktiske anvendelser. Beredskabsarbejdere med kraftige 20-watt radioer har brug for energikilder, der kan arbejde i dage eller uger i træk uden let adgang til el fra nettet. (Se Udskrivning af brændselsceller.) Militæret kan også være en stor kunde ved at bruge teknologien til at udskifte batterier.

skjule