Brenselceller – hvordan fungerer de?

brenselceller11

 

Forfatter: Ingunn Gjermundnes

 

Elektrodene består av porøst karbon med et tynt lag platina inn mot membranen. Elektrodene tilføres hydrogen (H2) på ene siden, og oksygen (O2) på andre siden. Oksygen hentes fra luften, mens hydrogen leveres fra tanker med helt ren hydrogen.

Det porøse karbonet gjør at oksygenet og hydrogenet beveger seg mot platinasjiktet. Platinaen gjør at oksygen-molekylene deler seg i to oksygenatom, og at hydrogen -molekylet på den andre siden deler seg i hydrogenkjerne og elektroner (vist i tegningen som grønne løse prikker). Oksygenatomene vil så trekke hydrogenatomene mot seg. Membranen slipper igjennom kun hydrogenatomer. Ved å montere en strømførende krets mellom de to elektrodene (markert med kobling og lyn i figuren) så kan også elektronene bevege seg over på den andre siden. Når hydrogenatomene og elektronene er kommet over på samme side som oksygenatomene reagerer de med hverandre og danner vann (H2O). Vannet kan transporteres bort. Elektronenes vandring mellom elektrodene produserer strøm.

En brenselcelle konverterer kjemisk energi i et brensel til elektrisk energi gjennom en elektrokjemisk prosess, altså uten normal forbrenning.

En enkelt brenselcelle kan produsere elektrisitet ved 0,5–0,7 V. For å få høyere spenning kobler man derfor flere brenselceller sammen i serie i en såkalt brenselcellestack. Strømmengden som produseres er proporsjonal med overflatearealet til membranen og tilført brensel. Derfor er brenselceller lette å skalere; flere brenselceller gir større effekt.

Brenselcelleteknologi er ikke noe nytt. Teknologien ble demonstrert allerede i 1839, men først i 1960-årene kom fart i utviklingen fordi USA ønsket å benytte teknologien i sine romfartøyer.

Virkningsgraden for en brenselcelle kan være mye høyere enn tradisjonell kraftproduksjon gjennom forbrenning. Lavtemperatur brenselceller som bruker hydrogen som brensel, slipper bare ut vann. Høytemperatur brenselceller som benytter naturgass eller andre hydrokarboner slipper ut CO2 og noe NOx. Selv med karbonholdige drivstoff muliggjør lav driftstemperatur og høy effektivitet betydelige reduksjoner i lokale utslipp av CO2, NOx, CO og VOC