211service.com
Billiga dieseldrivna bränsleceller
Ett norskt företag utvecklar tysta dieselgeneratorer baserade på en ny sorts bränslecell. Nordic Power Systems , som tillverkar generatorerna för landets militär, har framgångsrikt testat en 250-watts fastsyrabränslecell utvecklad av SAFCell , en spinoff från Caltech. Företagen arbetar nu med ett 1,2-kilowatt-system.
Kraftverk: Dessa två prototyper av bränslecellstackar från SAFCell genererar el från väte, även om det härrör från dieselbränsle och är förorenat med så mycket som 20 procent kolmonoxid. Båda är gjorda av 10 anslutna bränsleceller. Den lilla – som mäter tre tum i diameter – genererar 30 watt och den större 200 watt.
Fasta syrabränsleceller är fortfarande på ett tidigt stadium av utvecklingen. Men SAFCell säger att de är enklare än konventionella bränsleceller, och nyckelkomponenterna (som elektrolyten) kan tillverkas av relativt billiga material. Forskarna som utvecklar tekniken tror att den kan vara tillräckligt billig för att ersätta de turbiner som används i högeffektiva kraftverk. (Den höga kostnaden för befintliga bränsleceller begränsar dem till nischapplikationer, såsom reservkraft.)
De nya generatorerna fungerar genom att producera vätgas från diesel i en process som kallas reformering (bränslet värms upp, men förbränns inte och blandas med luft och ånga). Vätgas matas sedan in i bränslecellen för att göra elektricitet. Till skillnad från de bränsleceller som har testats i bilar tål de nya föroreningar, som kolmonoxid, som finns i väte tillverkat av diesel. I storskalig produktion kan de nya bränslecellerna också vara betydligt billigare än högtemperaturbränsleceller med fast oxid, som de som säljs av Blom energi , eftersom de fungerar vid lägre temperaturer och därför inte kräver dyra värmetoleranta material, säger Calum Chisolm, SAFCells VD.
Fast-syra bränsleceller demonstrerades första gången i labbet för 10 år sedan. De är baserade på fasta syror som är bra på att leda vätejoner, eller protoner, en klass av kemikalier som upptäcktes på 1980-talet, men som ansågs vara opraktiska för bränsleceller eftersom de löses upp i vatten, som produceras när bränsleceller kombinera väte och syre. Sossina Haile, professor i materialvetenskap och kemiteknik vid Caltech, och hennes kollegor hittade ett enkelt sätt att lösa detta problem: kör bränslecellerna vid temperaturer som är tillräckligt höga för att omvandla vattnet till ånga, som inte löser upp de fasta syrorna.
De resulterande bränslecellerna kombinerade fördelarna med två huvudtyper av bränsleceller: bränsleceller av polymer-elektrolytmembran och celler av fast oxid. Bränsleceller med polymerelektrolytmembran, den typ GM och andra bilföretag använder i sina prototyper av bränslecellsfordon, är bekväma eftersom de körs vid låga temperaturer. Men vid dessa låga temperaturer kan kolmonoxid samlas på katalysatorer och hindra dem från att göra sitt jobb. Detta kräver att de använder renat vätebränsle, vilket inte är allmänt tillgängligt. De nya fastsyrabränslecellerna kan köras vid högre temperaturer (250 °C istället för 90 °C) vid vilka kolmonoxid inte är ett problem, så de kan köras på väte tillverkat på plats av naturgas och till och med relativt smutsiga bränslen som diesel, som är mycket mer lättillgänglig än väte.
I sin förmåga att använda en rad bränslen är de nya bränslecellerna som fastoxiderade. Men de senare fungerar vanligtvis vid höga temperaturer – 800 °C till 1 000 °C – och kräver dyra material. De nya bränslecellerna, en gång i kommersiell produktion, förväntas kosta ungefär lika mycket som fastoxidbränsleceller som säljs av Bloom Energy, säger Chisolm, men kostnaderna kan snabbt komma ner till ungefär en tiondel av kostnaden för Bloom-teknologin som företaget utvecklar och implementerar en rad kostnadsbesparingsåtgärder. Vid den tidpunkten skulle bränslecellerna vara tillräckligt billiga för att vara konkurrenskraftiga med högeffektiva turbiner som används i kraftverk.
En viktig utmaning är att minska mängden platinakatalysator som används, säger Robert Savinell , en kemiingenjörsprofessor vid Case Western Reserve University. Haile och forskarna vid SAFCell har redan identifierat en platina-palladiumkatalysator och katalysatoravsättningsmetoder som både minskar mängden platina som krävs och ökar effektuttaget, men mängden platina måste minskas mer. De utvecklar nya katalysatorer som drar fördel av det faktum att systemet fungerar vid relativt låga temperaturer.
Ett annat alternativ är att återvinna platina, en relativt enkel process på grund av den kemiska sammansättningen av bränslecellerna, säger Chisolm. Det, i kombination med en bra finansieringsplan, skulle kunna göra det möjligt för bränslecellerna att nå milstolpen på 1 000 dollar per kilowatt som allmänt anses vara den punkt där bränsleceller kommer att bli massanpassade, säger han.