Gitter fra Aalborg øger effekten af brændselsceller med 30 procent
more_vert
close
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Gitter fra Aalborg øger effekten af brændselsceller med 30 procent

Illustration: AAU

Et plasticgitter på 16 x 16 cm til en pris på seks kroner kan øge effekten af en luftkølet brændselscellestak markant. Det er resultatet af ny forskning fra Aalborg Universitet.

»Vi vil gerne have brændselscellen til at operere ved ca. 50-60 grader, fordi reaktionen mellem ilt og hydrogen har de bedste betingelser ved den temperatur. Derfor har vi brug for en effektiv metode til at overføre den spildvarme, der opstår inde i brændselscellen, så cellen ikke bliver for varm,« siger Torsten Berning, der er lektor på Institut for Energiteknik ved Aalborg Universitet, i en pressemeddelelse.

Med gitteret tilfører man turbulens til den luft, der strømmer ind i kanalerne i stakken. Turbulensen har stor effekt på den varmeoverførsel, der sker i brændselscellerne, og det har stor betydning for, hvor stor strømtæthed, man kan opnå fra cellerne.

At tilføre kunstig turbulens til luftstrømningen er en markant ændring i tilgangen til at få en brændselscellestak til at yde mere. Det skyldes, at fokus på at opnå en højere effektivitet tidligere har kredset om at undgå trykfald og ikke på at effektivisere varmeoverførslen.

Forskernes forsøg viser en stigning i effektivitet på op til 33,5 procent, men det kan formentlig blive endnu højere.

Turbulent køling

Luften, der trækkes gennem en stak af brændselsceller, strømmer laminart, som er det modsatte af turbulent. Men ved at tilføre kunstig turbulens til luftstrømmen, ved brug af plastikgitteret, kan man øge varmeoverførslen til luften og dermed sikre en øget effektivitet, fordi brændselscellen ikke bliver for varm.

»Tidligere har forskere og industrien haft som mål, at skabe en luftstrømning, der var så laminar som overhovedet muligt. Men vores forskning viser, at det handler meget mere om at sikre en effektiv varmeoverførsel, og den kan man opnå ved at tilføre turbulens,« siger Torsten Berning.

Temperaturen i stakken stiger i takt med, at der trækkes mere strøm ud. Det er derfor, at det er vigtigt at opnå en bedre kontrol over temperaturen inde i cellerne. Med luft, der strømmer laminart, er varmeoverførslen temmelig ringe, og det sætter en begrænsning for, hvor meget strøm, der kan trækkes ud af brændselscellerne

»Ved at tilføre turbulensen ser vi markante resultater i forhold til at sikre en effektiv varmeoverførsel til luften – og dermed også en markant stigning i brændselscellens effektiviteten,« fortæller Torsten Berning.

Kan give længere levetid for gamle celler

Indmaden i brændselsceller er noget småtteri, så det er det svært at beregne og måle temperaturen præcist. Derfor har Torsten Berning og hans kolleger benyttet en kombination af computermodeller og fysiske eksperimenter. Resultaterne fra både i modellerne og virkeligheden har været klare: En markant øget effektivitet, når gitteret tilføjes.

De luftkølede brændselsceller bliver i dag brugt i blandt andet nødstrømsanlæg til it- og tele-industrien, og til mindre droner. Brændselscellerne holder typisk i 5-6 år afhængigt af, hvordan de er blevet vedligeholdt, men ved at tilføje gitteret til en stak, vil det være muligt at forlænge levetiden, fordi temperaturen i cellerne er kontrolleret på en mere hensigtsmæssig måde. En luftkølet cellestak koster mindst 6200 kroner pr. kW, så udover at bruge gitteret på nye stakke, kan det også være en god forretning at tilføje det til dem, der allerede er i drift.

Aalborg Universitet og Torsten Berning har søgt om patent på opfindelsen og søger nu industrielle partnere til fremtidigt samarbejde.

Den moderne brintbil Honda Clarity FCV har en brændselscelle med en ydelse på 103 kW, der giver cirka 130 hestekræfter.
Det er dog tvivlsomt om cellerne i bilen er blandt de billigste på markedet, da bilen aktuelt testes som leasingbil i udvalgte stater til "almindelige" mennesker, som har valgt at indgå en leasingaftale der gør dem til beta testere af den nye teknologi.
Det er dog vigtigt at pointere at der ikke er tale om en motor, men derimod et system til at generere elektricitet ud fra brint. Med andre ord et system der sammen med brinttankene svarer lidt til batteriet i en elbil.
Det er også her du finder grunden til at brint ikke har større succes, nemlig at løsningen er så dyr at det aktuelt giver bedre mening for de fleste at bruge pengene på batterier i stedet. Det er kun ved lastbiler og anden tung arbejdstransport, hvor nedettiden til genopfyldning af "tanken" koster dyrt, at det aktuelt kan give mening at arbejde med brint frem for batterier. Forhåbentligt vil det ændre sig, men det kræver flere gennembrud af den stil som det fra AAU.

  • 0
  • 0

Den moderne brintbil Honda Clarity FCV har en brændselscelle med en ydelse på 103 kW


Det lyder da vildt, en brændselscelle skal max yde gennemsnitsforbruget det må være max 30kw på en motorvejjstur uden pauser ned gennem europa.

Jeg har tænkt over hvad en Mercedes vito som taxa mon kunne klare sig med, det ville blive omkring 10kW til 99% af dagene, og 20kW til de få dage med langture på motorvej.

f.eks du får en tur fra kbh lufthavn til Nakskov, du har 36kWh til 150km på batteriet og brint til 500km, da det er 130kmt motorvej Køge til Vordingborg rækker batteriet kun til 100km, da turen på 170km varer 2 timer vil brændsel cellen støtte med 2x20kW, der vil være rigeligt tilbage på batteriet + yderligere 10kWh som brændsel cellen når at producere i 30 minutter vi kører hjemover inden vi finder en lynlader, der holdes en velfortjent 20 minutters pause og vi har igen 36kWh på batteriet.

Til Århus med færge ville regnestykket være identisk med Nakskov 20km længere, men tid tid opladning i opmarch og på færge, vælger vi turen over Fyn tager det godt 3 timer og vi har 3x20+36=96kWh til 310km kørsel, så med lidt god vilje rækker 20kW brændselcelle til alle behov.

  • 0
  • 0

er det overhovedet muligt at få patent på et gammelkendt princip?

Dette bruges da i stor udstrækning overalt, hvor man har brug for at optimere varmeoverførsel til/fra luft og gasser.

Det eneste nye er da at effektiviteten af brændselscellen kan øges så meget, måske mest fordi det oprindelige design er meget dårligt?

  • 0
  • 0

Der er altså forskel. Artiklen taler om 6200 kr/kW - installeret effekt, altså.
Journalister og politikere kan ikke finde ud af forskellen, men det kan ingeniører vel, ikke?
Det må da også ændre nogle af ovenstående indlæg.
Jeg ønsker mig tekniske facts i Ingeniøren; det er derfor, jeg holder bladet.
Bliver jeg klogere af oplysningen om en effektivitetsstigning på 33%? Jeg vil gerne have tallene fra hvad til hvad for at vide, hvor brændselscellernes effektivitet ligger.
Er brint ikke et godt bud på energilagring for at midle et stærkt variabelt input fra sol og vind?
Eneste flaskehals er vel brændselscellen, dens pris, holdbarhed og ressourceforbrug?
Jeg ønsker mig fagfolks orientering denne og andre sager, ikke journalisters skriblerier om emner, de dybest set ikke forstår.

Venlig hilsen
Erik

  • 0
  • 1

Det lyder da vildt, en brændselscelle skal max yde gennemsnitsforbruget det må være max 30kW

Enig, hvis man tænker batteriet som det primære lager og brændselscellen som range extender, men det gør hverken Honda eller Toyota. De bruger meget små batterier, for eksempel: The Mirai has a 245V (1.6 kWh) sealed nickel-metal hydride (NiMH) traction rechargeable battery pack, similar to the one used in the Toyota Camry hybrid

  • 0
  • 0