Brandstofcellen

Keuzeopdracht 7.3 C Brandstofcellen Motivatie: Het leek me de makkelijkste opdracht, want ik wist al best wel veel van brandstofcellen af. Brandstofcellen bestaan al lang. De eerste brandstofcel werd al in 1839 onderzocht door de Engelse advocaat-rechter-fysicus Sir William Robert Grove. Hij beschrijft een experiment, waarbij twee platina strips zijn geplaatst in zwavelzuur; de ene strip is daarbij in contact gebracht met waterstofgas, de andere met zuurstofgas. Hij ontdekte bij toeval dat er dan een stroom loopt tussen beide strips. Na deze ontdekking werd er voortdurend onderzoek naar de brandstofcel gedaan. Dit werd geen succes omdat de brandstofcel niet zo veel in zich had als bijvoorbeeld de stoommachine. Ook in de twintigste eeuw gaat het onderzoek naar brandstofcellen steeds door. In de ruimtevaart worden ook brandstofcellen gebruikt omdat ze vele voordelen hebben, ze zijn licht en ze leveren als eindproduct water, dit water kan ook weer hergebruikt worden als bijvoorbeeld koeling. Ook toepassingen van brandstofcellen in auto's, vliegtuigen, duikboten en elektriciteitscentrales werden vervolgens onderzocht, maar hoge kosten en technische problemen zorgden ervoor dat het niet werd toegepast. In de jaren tachtig maakte de bezorgdheid over het broeikaseffect de roep om maatregelen steeds sterker, en het antwoord hierop waren de brandstofcellen. Omdat brandstofcellen efficiënt en schoon energie produceren betekende dit een nieuwe stimulans voor de brandstofcelontwikkeling. Brandstofcellen hebben dus vele voordelen, ze zijn schoon efficiënt en ze zorgen ervoor dat er een vertraging en misschien zelfs een stop in het verbruik van fossiele brandstoffen ontstaat. Het onderzoek naar de mogelijkheden van brandstofcellen gaat dus hard door en brandstofcellen worden tegenwoordig ook al in grote gebouwen gebruikt als energie voorziening. Brandstofcellen zijn dus heel belangrijk aan het worden voor onze samenleving, Voor toepassingen worden de brandstofcellen onderling in serie gestapeld tot een brandstofcelsysteem ook wel een stack genaamd, hierin worden de cellen onderling van elkaar gescheiden door een zogenaamde separatorplaat. Deze separatorplaat heeft tevens als functie om de constant toegevoerde brandstof en oxidatie gassen gelijkmatig over alle cellen te verdelen. Om genoeg energie uit een stack te krijgen heeft men heel veel van deze eenheden nodig om die energie te kunnen leveren, daarnaast zijn er ook nog middelen nodig voor de aanvoer van brandstof en oxidant en de afvoer van reactieproducten, water dus. Figuur 3. laat een integraal systeem zien waarbij de brandstof, dit kan aardgas, methanol, kolengas etc. zijn, toegevoerd wordt naar een brandstofreformer. Een brandstofreformer is iets dat het toegevoegde gas in een waterstofrijk gas omzet, dit door middel van stoomreforming of kolenvergassing. Voordelen: · hoge elektrische efficiëntie · erg milieuvriendelijk (weinig uitstoot en gebruik van niet fossiele brandstoffen) · geluidsarm · mogelijkheid voor co-generatie, gebruik van afvalwarmte · gemakkelijk te plaatsen
Nadelen: · ze zijn gevoelig voor bepaalde brandstofbestanddelen · de productiekosten voor de meeste brandstofcellen zijn nog steeds te hoog toepassen mogelijk te maken · de levensduur en de betrouwbaarheid zijn nog niet voor alle brandstofcellen aangetoond. Reflectie: Het was een makkelijk onderwerp en er was heel veel informatie over te vinden (http://www.siemens.nl/e&l/energie/brandstof.asp).