Water-Stof tot nadenken – deel 2

Wim Cranen
20/12/2020
12:21

Een artikel geschreven door ons lid
Edwin Steenbakkers.
Lekker technisch, zoals we van Edwin gewend zijn.
Maar vooral ook duidelijk.

Het artikel is en tweeën gesplitst.
Dit is het vervolg van deel 1 en gaat het over de typen van brandstofcellen en een conclusie.

Op het einde nog enkele interessante links.

ANDER TYPEN BRANDSTOFCELLEN ZIJN:

DMFC ( direct methanol fuelcell ), deze worden gebruikt in campers als 50 Watt acculaders.
SOFC ( solid oxide fuelcell ) gebruikt in grotere installaties.
PAFC (Phosphoric acid fuelcell ) gebruikt in grotere installaties.
MCFC ( molten carbonate fuelcell ) gebruikt in grotere installaties.

Omdat een PEMFC een bedrijfstemperatuur heeft van 80 tot 100⁰C is het de ideale brandstofcel om dienst te doen in een WKK (warmte kracht koppeling). Omdat het rendement van dit type brandstofcel rond 60% ligt, kan de ontstane afvalwarmte dienst doen als ruimteverwarming.

Een PEMFC is op dit moment nog erg duur en dat heeft enkele oorzaken.

De gebruikte katalysator (platina) om de brandstof waterstof te splitsen in 2 protonen en 2 elektronen is nog erg duur. Daarom zoekt men naar alternatieven zoals ceriumoxide.
De gebruikte katalysator (iridium)om de zuurstof te splitsen in 2 zuurstof (O-) moleculen.
Nafion®membraan is nog relatief dik wat resulteert in veel kostbaar Nafion® ( er zijn niet veel andere aanbieders).
De gas diffusion layer(GDL) -welke de elektronen moeten omleiden- bestaat uit een mechanisch kwetsbaar non woven van verkoolde polyester films. En daarmee erg kostbaar.

Verder heeft het Nafionmembraan de mechanische eigenschappen van Teflon niet mee. Het zwelt en krimpt onder invloed van de vochtballans in de cel waardoor er cracks ontstaan in de katalysator laag, met laag rendement als gevolg. Een PEMFC opstarten vergt daarom enige tijd waardoor een waterstofauto altijd ook accu’s aan boord zal hebben om niet bij het wegrijden te hoeven wachten op het volle vermogen.

Opslag en transport van waterstof behoeft natuurlijk ook nog het nodige onderzoek. Vanwege de grote reactiviteit van waterstof staat het bekend als gevaarlijk en explosief. Het ongeluk met de Hindenburg in 1937 deed zijn imago geen goed. Opslag van waterstof kan in druktanks van 600 bar. Bij een eventuele lekkage stijgt het gas met een snelheid van 70km/uur op en is daarmee veiliger dan benzine. Ook opslag van waterstof in metaal-hydriden, mierenzuur, organisch oliën maken deel uit van het onderzoek.

Conclusie

Waterstof is dus geen energiebron van de toekomst , maar een energiedrager die overschotten duurzame energie kan opslaan tot een periode van schaarste in warmte en/of elektriciteit.

In combinatie met een brandstofcel blijft de exergie van waterstof hoog voor stationaire toepassingen zoals micro-wkk.