Joseph Norman
0 
2590
311
Heb je ooit een Ecobus gezien? Bekijk deze afbeeldingen van voertuigen op alternatieve brandstof voor meer informatie. iStockphoto / Thinkstock Naarmate onze energiebehoefte toeneemt, neemt ook onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen toe. De angst voor uitputting van hulpbronnen en een grotere afhankelijkheid van buitenlandse olie hebben echter de aandacht gevestigd op alternatieve energiebronnen, zoals brandstofcellen. In plaats van brandstof te verbranden, werken ze door elektriciteit op te wekken via een chemische reactie. Een brandstofcel gebruikt een positieve elektrode (de kathode) en een negatieve elektrode (de anode) met daartussen een elektrolyt voor het geleiden van geladen deeltjes. Wetenschappers zijn al meer dan een eeuw op de hoogte van brandstofcellen en NASA heeft ze in de jaren zestig daadwerkelijk gebruikt op het Apollo-ruimtevaartuig en later op de Space Shuttle..
Een van de meest efficiënte soorten brandstofcellen is de vaste-oxide brandstofcel (SOFC). In een SOFC wordt zuurstof door de kathode gestuurd, waardoor negatief geladen zuurstofionen vrijkomen die door de elektrolyt van de kathode naar de anode gaan. Bij de anode komen de ionen een brandstofgas tegen en reageren, waarbij elektronen vrijkomen (evenals water, kooldioxide en warmte). Hierdoor ontstaat een stroom van bruikbare elektriciteit. Meerdere brandstofcellen worden in een serie samengevoegd die bekend staat als een stapel.
SOFC's produceren niet alleen minder uitstoot, ze zijn ook ongeveer twee tot drie keer efficiënter dan interne verbrandingsmethoden. Een voordeel dat SOFC's hebben ten opzichte van waterstofbrandstofcellen is brandstofflexibiliteit - SOFC's kunnen op verschillende brandstoffen werken, waaronder waterstof en biobrandstoffen. Ze gebruiken ook goedkoper keramisch materiaal in plaats van edele metalen, in tegenstelling tot andere brandstofcellen. Ze zijn ook niet afhankelijk van het hergebruiken van verspilde warmte (zogenaamde gecombineerde warmte- en elektriciteitsschema's). Vanwege deze talrijke voordelen zijn SOFC's al nuttig gebleken voor het verwarmen van gebouwen.
Talrijke beperkingen hebben hun toepasbaarheid echter op grote schaal in zaken als auto's beperkt. De SOFC's zijn namelijk erg groot en erg heet. De hoge temperatuur zorgt voor hogere efficiëntie, maar levert ook technische problemen op. Typische SOFC's die op de markt zijn, zoals de Bloom Energy Server (bekend als de Bloom Box), gebruiken dikke elektrolyten in de brandstofcellen om structurele ondersteuning toe te voegen. Maar dit veroorzaakt meer elektrische weerstand die overwonnen moet worden bij hoge temperaturen.
In 2011 kondigden onderzoekers van de Universiteit van Maryland echter ontwikkelingen aan met een nieuw ontwerp en andere materialen voor de elektrolyt die een veel kleinere afmeting mogelijk maken. De onderzoekers hebben ook met succes de bedrijfstemperatuur aanzienlijk verlaagd tot 650 graden Celsius (1202 graden Fahrenheit), een daling van 900 graden Celsius (1652 graden Fahrenheit). Dit verlaagt de kosten van de isolatiematerialen, die nodig zijn om de opwarmtijd van het systeem te verkorten.
Hoewel waterstofbrandstofcellen veel media-aandacht hebben gekregen als de toekomst van auto's met alternatieve energie, geloven velen dat SOFC's eigenlijk het meeste potentieel hebben voor transport. Zelfs terwijl de ontwikkelingen SOFC's praktischer maken voor gebruik in voertuigen, konden we bijvoorbeeld auto's zien die de batterij van elektrische auto's combineren met SOFC-technologie..