Rådgivare
Texten nedan är maskinöversatt från tysk originaltext.
Värt att veta om bränsleceller
Bränslecellsystem genererar elektrisk energi från väte och syre. Den används både stationärt och mobilt för nätoberoende strömförsörjning för Diverser elektriska förbrukare. I hemmet är bränsleceller för användning av elektriska apparater intressanta även när du är på språng i till exempel husbilar, på båtar, i växthus eller på campingplatser.
Bränslelcellen är framtidens teknik. Andra användningsområden är Uppvärmning och kraftdrift för fordon, fartyg, flygplan och rymdraketer.
Hur fungerar bränsleceller?
Varför använder man bränsleceller?
Vilka bränsleceller finns det i butiken?
Tekniska framsteg: Framtiden är bränsleceller!
Hur fungerar bränsleceller?
Bränsleceller alstrar elektrisk energi från väte. De arbetar underhållsfria och kan användas året om.
Till skillnad från batterier och ackumulatorer är bränsleceller inte en energigivare, utan en energiomvandlare. Det innebär att de inte genererar elektricitet på plats förrän den behövs. På så sätt når du hög verkningsgrad.
Bränsleceller är en framtidsinriktad och effektiv form av energiproduktion eftersom de kan producera el oberoende av plats. Produktionen på plats leder till en minskning av den totala energiförbrukningen för batterier och ackumulatorer, vilket oundvikligen sker genom dubbel omvandling från elektrisk till kemisk energi och tillbaka. Dessutom sker vid användning av bränsleceller energiförluster genom längre lagring och tillhörande självurladdning av battericeller.
Dessutom är bränsleceller miljövänliga. Omvandlingen av väte och syre till elektrisk energi sker utan utsläpp. Som restprodukter genererar vätebränslecell endast vatten och värme. Den kemiska omvandlingsprocessen är en kall förbränning. Den låga värmeutvecklingen är av säkerhetsskäl intressant för många användningsområden.
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.
Praktiska kunskaper:
En bränsleceller-stack består av flera enskilda bränsleceller, som tillsammans kan ge mer elektrisk prestanda och möjliggör en högre elektrisk spänning. Språkligt talar man ofta om en bränslecell, men menar egentligen en funktionell enhet bestående av flera små energiomvandlare.
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.