Bränsleceller

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Bränslecellens funktion.

En bränslecell omvandlar kemisk energi till el. Den fungerar till stor del som ett batteri, men skillnaden är att man inte behöver ladda upp det utan bara se till att bränslet inte tar slut, dvs. vätgas. En bränslecell består huvudsakligen av en anod och en katod åtskilda av en elektrolyt och sammankopplade av en ledning. Anoden är positivt laddad och katoden är negativt laddad.

Vätgas tillförs till anoden och här reagerar de med en katalysator (något som får en kemisk process att ske snabbare utan att själv förbrukas) som får molekylen att delas upp till två elektroner och två atomkärnor. Elektrolyten har en förmåga att binda joner till sig, i detta fall innebär detta vätejonerna. Dom positiva jonerna vandrar därmed genom elektrolyten och över till den negativa katoden( anoden repellerar de positivt laddade jonerna medan katoden attraherar dem) samtidigt som elektronerna förs igenom en ledning mellan anoden och katoden. Det är denna ledning som utgör en elektrisk ström. Väl framme i katoden sammanförs syreatomer, vätejoner och elektroner och de bildar molekylerna H2O; bestående av två vätekärnor, en syrekärna och 10 elektroner. Bränslecellens biprodukter har bildats. Vatten och värme.

Bränslecellen uppfanns i samband med en upptäckt av Sir William Robert Grove. 1839 kom han på att väte har en förmåga att transportera energi. Att använda bränsleceller som energikälla blev inte lika uppmärksammat som det kanske borde ha blivit, ända fram tills att man kom på att det var ett bra sätt att utvinna drickbart vatten och elenergi i ett isolerat utrymme. T.ex. i en ubåt eller i en rymdfärja. Då drog forskningen kring ämnet igång rejält och sedan dess har det varit ett område under utveckling.

En bränslecells effektivitet

Förbränningen i en bränslecell kan bestämmas med hjälp av Gibbs-Helmholtz ekvation:
ΔG = ΔH – T • ΔS

Eller översatt till klarspråk:

Utvunnen energi= Maximal teoretiskt utvinningsbar energi- förlusterna ( temperatur • förlorad energi)

Temperaturen mäts i Kelvin, vilken utgår från den absoluta nollpunkten (-273ºC). Denna formel är baserad på Kelvin enheten som aldrig har några negativa värden. T (K)=t (ºC)+273. Detta innebär att utvunnen energi aldrig kan bli mer än maximal teoretiskt utvinningsbar energi. Den högsta teoretiska verkningsgrad (vid idealiska förhållanden) en bränslecell kan ha är 83 %, men i verkligheten brukar vi nå en verkningsgrad mellan 40 och 60 %. För mer ingående och komplicerad uträkning kan Ni gå in på nationalencyklopedin och slå på bränslecell.


Vad kan en bränslecell användas till?

Man kan ju säga att en bränslecell är en energikälla. En bränslecell är även väldigt flexibel, så de kan användas i de flesta sammanhang och kan ha alla möjliga olika storlekar. Det går att bygga bränslecells bilar och det finns, men det finns inte så många som vill tillverka dem så länge som de är dyra och det inte finns några system för att tanka bilarna. Och ingen vill bygga systemen så länge som det inte finns tillräckligt många bilar att tanka.

Man kan utnyttja bränslecellens överskottsvärme till att värma upp vatten eller byggnader, vattnet som tillverkas i processen kan man dricka. I och med att bränsleceller är relativt effektiva, och flexibla, kan de användas i mindre elektronik, såsom laptops, mobiler och kameror. Trots att det inte finns särskilt många varor i dagens samhälle som innehåller bränsleceller är det något som troligtvis kommer att finnas mer av i framtiden.


Vilka är fördelarna?

Att använda bränsleceller som en energikälla har en hel del fördelar. Den främsta är nog just att det är väldigt miljövänligt med denna teknik. Om man använder ren vätgas som bränsle blir vatten och värme den enda resten. Använder man något kolväte blir det visserligen ett avfall som påverkar miljön, men i jämförelse med andra alternativ, är föroreningarna relativt små. Bränsleceller är en tyst energi källa, det finns ju inga rörliga delar i den. Detta är även en orsak till att bränsleceller sällan går sönder. Bränslecellen tar inte slut, likt ett batteri. Så länge som det finns bränsle, går bränslecellen. Den är även väldigt snabb och kan gå från 0 till 100% på bara någon sekund.


Vilka är nackdelarna?

Trots att bränsleceller är på många sätt bättre än andra energi alternativ, finns det två större nackdelar. Bränsleceller är för det första fortfarande ganska dyra att framställa. Den största kostnaden är katalysatorn som oftast är gjord av platina eller palladium. Dessa kan dessutom bara användas I två-tre år, sedan måste de bytas ut. Det andra stora problemet är vätet. Väte är svårhanterligt och man måste vara väldigt försiktig när man handskas med det, och eftersom ämnet är i gasform om temperaturen överstiger -253°C är väte dyrt och svårt att transportera och förvara. Väte finns inte heller fritt i naturen och för att skilja vätet från andra ämnen, krävs energi.


Egna funderingar

Jag tycker att bränsleceller verkar vara ett ganska bra energi alternativ och det har faktiskt varit ganska kul att fördjupa mig i ämnet. Jag visste inte ens vad en bränslecell var innan. Jag funderade lite på hur bränslecellens framtid kanske kommer att se ut, och fick en idé som hade varit fantastik om den skulle fungera. Jag förstod nämligen inte först vad syret skulle vara bra för i bränslecellen. Om man skulle ta bort syretillförseln och endast skilja atomkärnor från elektroner och sedan i katoden sammanföra dem igen skulle man kunna använda samma väte om och om igen; man skulle få en el-producerande evighetsmaskin. Den...