Fra brintbiler til nødstrømsanlæg. Brændselsceller er ved at snige sig ind mange steder, og der foregår meget forskning i teknologien, der faktisk har holdt 150 års fødselsdag.
Artiklen har været bragt i Plast Panorama nr. 8, 2016 og kan læses uden illustrationer herunder.
Af Allan Malmberg
Brændselsceller kan muligvis spille en afgørende rolle i fremtidens energiforsyning. Der findes i dag en lang række forskellige brændselsceller, der anvender forskellige typer brændsel. De har hver især deres fordele og ulemper, men udgangspunktet for selve teknologien skal vi faktisk finde helt tilbage i 1839.
Ved elektrolyse bliver der dannet ilt og brint på to elektroder i vand, og det var netop under et sådant forsøg den engelske jurist og fysiker William Grove besluttede sig for at tilslutte et amperemeter i stedet for en strømkilde. Til sin store overraskelse opdagede han, at der løb en strøm i modsat retning. Rekombinationen af brint og ilt på elektroderne gav strøm.
Selv mente han, at det var en væsentlig opdagelse, hvilket også kan ses ud fra det brev, han i 1842 sendte til Michael Faraday, britisk fysiker og kemiker:
“I cannot but regard the experiment as an important one.”
100 års stilstand
Grove havde naturligvis ret, men det blev nu ikke i hans levetid, at der kom til at ske udvikling på området. Det skete derimod i 1960’erne, da de amerikanske rumprogrammer Gemini og Apollo satte fornyet skub i teknologien. Her blev de alkaliske- og polymerbrændselsceller udviklet, faktisk så meget, at rumraketterne i Apollo-programmet blev udstyret med en brændselscelle, som ikke blot forsynede astronauterne med strøm, men som også producerede rent drikkevand til dem. Siden Apollo har alle rumfartøjer haft installeret brændselsceller, da transport af blandt andet vand er dyrt og pladskrævende.
I 1970’erne skete der udvikling inden for phosphorsyrebrændselscellerne. Det er også på dette tidspunkt, man ser en udvikling af de to højtemperaturbrændselsceller carbonat- og fastoxidbrændselscellen. Baggrunden for den intensive udvikling af de to typer var, at man ønskede at bruge dem i kraftværker.
Neil Armstrong var første mand på månen,
men uden den brændselscelle, som var med
på Apollo-raketten, til produktion af blandt
andet strøm og ikke mindst rent drikkevand,
var han aldrig nået dertil. Foto: Pixabay.com.
Bilbranchen så lyset
I 1980’erne kommer der fornyet fart på den polymerbrændselscelle, som havde sin introduktion i USA’s rumfartsprogrammer. Ydelsen steg, men måske lige så vigtigt var det, at både pris og vægt blev reduceret.
At det var en lidt langsommelig proces, er tydeligt, når man ser på en af de allerstørste spillere på banen, Ballard Power Systems. De begyndte et forskningsprogram inden for brintceller/brændselsceller tilbage i 1983, men først i 1989 havde de en brugbar celle.
Udviklingen af lettere og billigere udgaver betød, at en helt ny og kapitalstærk spiller kom ind på markedet – bilproducenterne. De så for sig en bil, hvor de tunge benzin- og dieselmotorer var skiftet ud med den smarte brændselscelle, men skiftet væk fra de fossile brændstoffer viste sig alt andet end ligetil. Således er det først i de seneste år, at biler med brændselsceller, brintbilerne, er ved at komme længere end de rene konceptmodeller. Prisen er dog stadig skyhøj, men stort set alle bilfabrikker har i dag brintmodeller i pipelinen.
Toyota Mirai (2015) er den første nogenlunde betalelige brintbil, der er klar til at rulle ud på gaderne. (Foto: Toyota).
Nødstrøm
Mens det stadig er småt med biler, der tanker brint, så er det i stigende grad lykkedes at komme tættere på drømmen om at indfase brændselsceller i strømforsyningen. De er endnu ikke kommet ind på kraftværkerne i vores del af verden, men teknologien bliver i stigende grad brugt som nødstrømsanlæg (back-up strøm). Her er den foretrukne løsning i dag store dieselgeneratorer Andre steder i verden har de ligeledes startet som nødstrømsanlæg, men de steder hvor den traditionelle strømforsyning er meget mangelfuld og svingende, har de næsten overtaget funktionen og fungerer i dag som den primære strømproducent.
