24/11/2011 - Neuer Brennstoffstapel

Menéame

Eine neue Art von Kraftstoffzelle kann fast jede Art von Kraftstoff verbrauchen und bei einer relativ "niedrigen" Temperatur arbeiten.

Seien wir ehrlich. Der bekannteste Weg zur Speicherung der Energie, die für ein autonomes Verkehrsmittel benötigt wird, ist Benzin. Es ist umweltbelastend, trägt zur globalen Erwärmung bei, ist teuer, fördert Kriege und diktatorische Regime, aber nur mit einem einfachen, nicht druckbeladenen Behälter zu lagern, und außerdem ist die Energie, die je Kilogramm oder Liter zur Verfügung steht, enorm. Sogar sein Name hat eine schöne Klang.

Ein Elektroauto wäre billig, wenn es nicht um die Batterien ginge, die sehr teuer sind und eine lächerliche Autonomie bieten, obwohl die Effizienz des Elektromotors sehr hoch ist. Aber andererseits hat der innere Explosionsmotor eine schlechte Leistung und verschwendet den größten Teil der im Benzin enthaltenen Energie in Form von Wärme.

Die Brennstoffzellen wurden für das Programm Apollo entwickelt und sind im Grunde chemische Batterien, die Wasserstoff und Sauerstoff durch die Vermittlung eines Katalysators kombinieren und Strom und Wasserdampf erzeugen. Sagen wir mal, sie funktionieren im Gegenzug zu einer Elektrolyse. Sie haben eine Leistung, die dreimal so hoch ist wie die der internen Explosionsmotoren.

Seit Jahren spekuliert man mit dem Einsatz von Brennstoffzellen in Elektroautos. Ein Elektromotor, der mit Energie betrieben wird, die von solchen Batterien erzeugt wird, würde verwendet und es wären keine großen konventionellen Batterien erforderlich. Die Betankung würde dem derzeitigen sehr ähnlich sein und in kurzer Zeit erfolgen. Aber es gibt zwei Probleme. Der erste ist die Verknappung der Katalysatoren, die in dieser Art von Brennstoff verwendet werden, und ein weiterer ist die große Schwierigkeit, Wasserstoff zu speichern. Außerdem gibt es Probleme mit der Verteilung und Produktion dieses Gases, denn es gibt auch keine Wasserstoffquellen in der Natur, es sei denn, wir gehen zur Sonne oder zum Jupiter. Die Idee wäre, es auf eine billige Art und Weise zu produzieren, und wenn es nicht zu viel verlangt, dann vielleicht durch Solarenergie. Bislang wurden keine dieser Probleme gelöst.

Idealerweise könnte ein Brennstoffzellen mit jedem Brennstoff und nicht nur mit Wasserstoff betrieben werden. In traditionellen Brennstoffzellen wird die Technologie auf der Grundlage der Protonenaustauschmembran oder (PEM) verwendet und nur mit Wasserstoff betrieben.

Es gibt aber auch Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC), die Benzin, Erdgas, Propan, Methanol, Alkohol, Biodiesel oder Dieselkraftstoff verbrauchen können. In der Tat können sie fast jeden Brennstoff oxidieren, haben eine Leistung von 60% und brauchen kein Platin oder teures und seltenes Metall.

Warum sehen wir dann nicht schon auf dem Markt Autos, die diese Technologie nutzen? Der Grund dafür ist, dass diese Batterien bei hoher Temperatur arbeiten, in der Regel bei 800 Grad Celsius, anstatt bei 80 Grad Celsics, die von den MMP betrieben werden. Das ist kein sehr schwerer Nachteil für ein Generatorsystem, das non-stop funktioniert, aber es ist es, um es in einem Auto zu verwenden. Es braucht Zeit, um die Betriebstemperatur zu erreichen, und dieser Prozess verbraucht auch Energie.

Die kalifornische Firma Bloom Energy verkauft bereits SOFC-Generatoren, die sowohl Strom als auch Wärme liefern, die von Erdgas versorgt werden, obwohl es sich um Anlagen handelt, die an Land befestigt sind. Sie verkaufen Ihre Brennstoffzellen für eine Installation in Delaware, die 30 Megawatt Leistung haben wird. All dies mit der bereits vorhandenen Technologie.

Hier kommt die Nachricht, die wir erzählen werden. Eric Wachman von der University of Maryland und sein Team haben es geschafft, einen SOFC-Typen-Brennstoffzellen zu entwickeln, der bei einer Temperatur von nur 650 Grad Celsius arbeitet.

Die Brennstoffzelle, die sie entwickelt haben, besteht aus einer Elektrolyt-Bicape, die 100-mal leitfähiger ist als herkömmliche Zirkonitelektrolyte, die bei derselben Temperatur arbeiten. Durch Stapeln mehrerer dieser Zellen werden 3 Kilowatt Strom pro Kilogramm Material erzeugt. Das heißt, mehr als ein Verbrennungsmotor in einem Drittel seiner Größe.

Dieser Temperaturrückgang wurde in der Vergangenheit versucht, mit Scandium, das ist ein seltenes und teures Element. In diesem Fall wird dieses Übergangsmetall nicht verwendet.

Diese Art von Brennstoff könnte von Anfang an möglicherweise bereits in autonomen Überwachungsflugzeugen oder in schweren Zügen oder Lkw eingesetzt werden, die über einen längeren Zeitraum betrieben werden müssen, sowie in bestehenden nicht-mobilen Anwendungen.

Erdgasstationen mit einer Effizienz von 85% können für die Erzeugung von Strom und Wärme ausgelegt werden. Diese Stationen würden den Haushalten zusätzlich zu Wärme für heißes Wasser oder Heizung Strom liefern. All dies mit weniger Emissionen als heute (einschließlich Lärm). Der Nachteil wäre der Überpreis wegen der Steuern, die der Einsatz konventioneller Brennstoffe für den Hausgebrauch in einigen Ländern hat.

Es wird bereits daran gedacht, solche 100- oder 250 Kilowatt-Stationen für industrielle Zwecke oder sogar für die Fütterung von Computerfarmen einiger Webhosting-Unternehmen zu vermarkten.

Brennstoffzellen, die bei noch niedrigeren Temperaturen betrieben werden, könnten in Autos eingesetzt werden, ohne dass alle bestehenden Infrastrukturen verändert würden und ohne neue Infrastrukturen entwickelt werden müssten. Diese Technologie könnte sofort eingesetzt werden. Wäre das die Aufgabe, diese Brennstoffe möglichst umweltfreundlich zu produzieren, vielleicht so? Aber selbst wenn wir noch Erdölprodukte verwenden, würde es viel weniger Treibstoff verbrauchen, und das würde das Ende der Welt, wie wir es kennen, und vielleicht sogar die der menschlichen Spezies selbst, ein paar Jahre hinauszögern.

Kann der Leser sich vorstellen, einen Wagen mit höheren Leistungen als heute zu fahren, aber alle 100 Kilometer einen Liter oder zwei zu konsumieren?

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