← Terug naar categorie Energie en energiebeheer

Brandstofcellen - Controle over de energie van de toekomst

maak elektriciteit water

Brandstofcellen zijn geprezen als de energiebron van de toekomst; ze kunnen zorgen voor een niet-vervuilende stroomvoorziening door waterstof en zuurstof opnieuw te combineren om elektriciteit en water te creëren. De chemie klinkt heel eenvoudig, maar het creëren van een betrouwbare, efficiënte en veilige energiebron vereist veel expertise, vooral in de controle van de vloeistoffen en gassen die bij deze opwindende technologie betrokken zijn.

Tony Brennan, Field Segment Manager, Fluid & Micro, bij Bürkert, bekijkt het proces in meer detail, wat nodig is om de technologie te ontwikkelen en breder beschikbaar te maken.

Brandstofceltechnologie bestaat al sinds 1839, toen elektrochemische energie voor het eerst werd geproduceerd door waterstof en zuurstof te combineren, met water als het enige bijproduct. Sindsdien heeft het idee enkele nichetoepassingen gevonden (bijvoorbeeld ruimteverkenning), maar is het niet op grote schaal gecommercialiseerd. De laatste jaren heeft de markt echter verschillende ontwerpen omarmd en werken fabrikanten aan de vraag naar potentiële 'groene energie'.

De basis begrijpen

Brandstofcellen zetten in wezen elektrochemische energie om in elektriciteit, warmte en water. Ze maken dan een zeer goede propositie voor warmtekrachtprojecten (WKK); maar kan ook worden verkleind voor gebruik in mobiele applicaties. Elke cel bevat twee elektroden, de anode en de kathode, evenals de elektrolyt die de twee verbindt.

Waterstof in gasvorm wordt aan de anode toegevoerd, terwijl zuurstof aan de kathode wordt toegevoerd. De waterstofbrandstof reist over de elektrolyt en induceert een positieve en negatieve lading, die de elektrische stroom genereert. Wanneer het wordt gecombineerd met de zuurstof, vormt het water, dat moet worden afgevoerd.

Als brandstof moet het waterstofgas worden bijgevuld en er zijn verschillende manieren waarop dit kan worden bereikt. Samen met het type elektrolyt beschrijven deze twee variaties de verschillen tussen de vijf hoofdtypen brandstofcellen. Ieder heeft zijn voordelen en zijn uitdagingen, maar ze vereisen allemaal een hoge mate van controle-infrastructuur om ze in staat te stellen efficiënt en betrouwbaar te werken.

waterstof opnieuw combineren Brandstofcellen zijn geprezen als de energiebron van de toekomst; zorgen voor een niet-vervuilende stroomvoorziening door waterstof en zuurstof opnieuw te combineren om elektriciteit en water te creëren.

Gasregeling

Nauwkeurige gasregeling is essentieel voor de brandstofcel om zich aan te passen aan veranderende belastingen en dit hangt af van het begrip van de waterstofbron en het hebben van een goed gekalibreerd meetsysteem. Brandstofcellen die waterstofrijk gas gebruiken, moeten een gecontroleerde uitlaat hebben voor de niet-waterstofcomponenten, anders stopt de productie van elektriciteit.

Sommige soorten brandstofcellen hebben zowel zuurstof als waterstof nodig om stoom te mengen om het protonenuitwisselingsmembraan vochtig te houden. De benodigde hoeveelheid stoom is afhankelijk van de temperatuur en belasting van de brandstofcel, die ook het debiet van de waterstof en de zuurstof beïnvloedt.

In systemen die werken met gassen onder druk, is het essentieel dat deze drukken zorgvuldig worden geregeld om schade aan de interne structuren van de brandstofcel te voorkomen. Afhankelijk van het type brandstof en de grootte van de brandstofcel, kunnen verschillende proportionele solenoïden, drukomzetters en regelkleppen worden gebruikt om de vereiste druk in de brandstofcel aan te passen en te handhaven.

brandstofceltechnologie Brandstofcellen zijn geprezen als de energiebron van de toekomst; zorgen voor een niet-vervuilende stroomvoorziening door waterstof en zuurstof opnieuw te combineren om elektriciteit en water te creëren.

Controle van vloeistoffen

Het stoomgeneratieproces dat nodig is om de gassen te bevochtigen, heeft een regelkring voor ultrazuiver water nodig, evenals een aftapkraan voor het condensaat. Zonder dit zou de brandstofcel zich met water vullen en uiteindelijk onbruikbaar worden. In sommige situaties kan het waterstofgas door een waterafschrikmiddel gaan in plaats van te worden gemengd met stoom. In dit geval moet het waterniveau ook zorgvuldig worden geregeld.

Bovendien moet het water dat wordt gecreëerd door de elektrochemische reactie ook worden afgevoerd. De belangrijkste uitdaging in al deze situaties is de corrosieve aard van ultrazuiver water, wat betekent dat materiaalspecificaties voor klepcomponenten en afdichtingen zorgvuldig moeten worden overwogen.

Ontwikkeling van brandstofcellen

Er zijn al enkele grootschalige en specialistische toepassingen voor brandstofcellen ontwikkeld en de technologie vordert gestaag. De focus ligt nu op kleinere, mobiele arrangementen samen met de oprichting van een netwerk van waterstofbrandstofstations en de logistiek van het onderhoud ervan.

Veel van het onderzoek wordt uitgevoerd op testbankmodellen, waar de chemische en fysische omgevingen en operationele omstandigheden van de echte toepassingen kunnen worden nagemaakt. Dit werk vereist precies dezelfde niveaus van controle voor de vloeistoffen en gassen, evenals de mogelijkheid om alle relevante gegevens voor analyse vast te leggen. Men zou zelfs kunnen stellen dat het controleniveau uitgebreider zou moeten zijn dan in de praktijktoepassing.

Bürkert maakt gebruik van tientallen jaren ervaring en expertise om gasmeng- en doseerunits, stroomregel- en meetapparatuur en extra veiligheidskleppen te creëren. Voor degenen die nieuwe waterstofbrandstofceltechnologieën ontwikkelen, zowel groot als klein, zal de mogelijkheid om alle parameters in het proces nauwkeurig en betrouwbaar te regelen en te controleren zeker helpen om de oplossingen voor schone energie te vinden waarnaar we op zoek zijn.

Kirsty Anderson
Bürkert Fluid Control Systems
Fluid Control Centre, 1 Bridge End, Cirencester, Gloucestershire, GL7 1QY, Verenigd Koninkrijk
Tel: + 44 (0) 1285 648761 Fax: + 44 (0) 1285 648721
Web: www.burkert.co.uk
E-mail: [Email protected]

Bürkert Fluid Control Systems

Fabricage van procesapparatuur. Een van de weinige fabrikanten die oplossingen biedt voor de complete regellus.

Handtekening: Gouden lidmaatschap

Gerelateerd nieuws

Laat een reactie achter

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Ontdek hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.

Deel via
Kopieer link