Strukturen af en brændselscelle er relativt enkel:

• To elektroder, anoden og katoden, adskilles fra hinanden af en membran (elektrolyt).
• Hydrogen strømmer ind på den ene side og ilt på den anden.
• Som et kemisk element består brint af to elektroner og to protoner. Disse er adskilt og går forskellige måder i brændselscellen:
  • Protonerne passerer gennem membranen direkte til siden med det indstrømmende ilt.
  • Elektronerne tager omkørslen via det tilsluttede kredsløb. Dette får elektricitet til at strømme, og brændselscellen overfører elektrisk energi til elektriske forbrugere (for eksempel lyspæren i figur 1).
  • Når elektronerne endelig når protonerne på iltsiden, dannes der ufarligt vand fra brintprotoner sammen med elektroner og ilt.

Info: Den samlede kemiske ligning for reaktionerne i den originale brintbrændselscelle * er:

2 H2 + O2 -> 2 H2O

* For forskellige typer brændselsceller ændres den grundlæggende ligning delvist af additiver. For eksempel for en direkte methanolbrændselscelle er ligningen 2 CH3OH + 3 O2 -> 4 H2O + 2 CO2, så der genereres noget kuldioxid.
Spændingen i kredsløbet for en ren brint-ilt-brændselscelle er cirka 1,2 volt. Større spændinger kan genereres ved at forbinde cellerne i serie. For at gøre dette "brændes brændselscellerne". Den kraftige dannelse af flere brændselsceller, der er forbundet i serie, kaldes en stak. Stak kommer fra engelsk og betyder stak eller stak hukommelse.

Hvad bruges brændselsceller til?

For private brugere er der i øjeblikket brændselsceller med en nominel spænding på 12 eller 24 V. Dette er tilstrækkeligt til at oplade et bilbatteri eller til direkte forsyning af elektroniske forbrugere ombord på et hus, et skib og andre mobile placeringer.
Tip: Brændselsceller gør også et godt stykke arbejde i tildelte havekolonier, fordi de kan bruges året rundt og derved bygge bro over eventuelle generelle strømafbrydelser i vintermånederne.

Hvilke brændselsceller er der i butikken?

I vores butik finder du membranbrændselsceller samt direkte methanolbrændselsceller.
I dag genererer frit tilgængelige brændselsceller til mobil drift elektrisk strøm for forbrugere med lav spænding mellem 12 og 24 V. F.eks. Kan du bruge en brændstofcelle til at oplade mobiltelefoner og bærbare computere, betjene fjernsyn og radioer eller levere en lyskaster med elektricitet. Både værdierne for spændingen og den tilsluttede enheds elektriske strøm skal være kompatible med de elektriske parametre for brændselscellen. Denne effekt er i øjeblikket omkring 40 til 380 watt for brændselsceller i lavspændingsområdet, som kan bruges til forskellige elektriske applikationer i lyset af tendensen mod små, energibesparende enheder.
I øvrigt specificeres mængden af ladning i brændselsceller i ampere-timer (Ah). Ladekapaciteten pr. Dag kan derfor konverteres til den tilgængelige strømstyrke af kvoten 24.

Membranbrændselsceller (PEMFC = Proton Exchange Membrane Fuel Cell)

Membranbrændselsceller genererer elektrisk energi på en CO2-neutral måde. Under drift er disse brændselsceller meget støjsvage sammenlignet med dieselgener og lignende alternativer til placeringsuafhængig elproduktion.
Du har kun brug for en brintflaske til at betjene en membranbrændselscelle.
Brintbrændselscellen kan integreres i eksisterende energisystemer. Med valgfri tilslutning af blyakkumulatorer, f.eks. Et køretøjsbatteri, har du muligheden for midlertidigt at opbevare elektrisk energi, der genereres af brændselscellen til senere brug.

Figur: Funktionelt diagram over en membranbrændselscelle (PEMFC)

Direkte methanol brændselscelle (DMFC)

Direkte methanol-brændselsceller omdanner methanol og ilt til råmaterialerne vand og kuldioxid, når de genererer elektrisk energi. Den kemiske ligning for reaktionen i den direkte methanolbrændselscelle er:

2 CH3OH + 3 O2 -> 4 H2O + 2 CO2

Andelen produceret CO2 er ikke særlig høj, men rum bør ventileres oftere, når methanol-brændselscellen fungerer. Disse brændselsceller kan også bruges roligt og sparer plads.

For at betjene en direkte methanol-brændselscelle har du brug for methanol og lejlighedsvis noget servicevæske.
Bemærk: Desværre kan den krævede methanol ikke sendes online. Du kan hente det fra vores lokale Conrad-filialer. Methanol kan kun sælges til kunder i lovlig alder.

Figur: Funktionsdiagram over en direkte methanolbrændselscelle

Teknologisk fremgang: fremtiden hører til brændselsceller!

Fordelene ved brændselscellen er:

• Enkel opbygning
• emission-fri, stille drift
• Alsidighed af den genererede elektriske energi til opladning af batterier
• lokaliseringsuafhængige applikationer.

Disse fordele antyder, at denne teknologi vil sejre over konventionelle former for elproduktion og især til mobilitetsapplikationer i fremtiden.

Ud over membranbrændselsceller (PEMFC = Proton Exchange Membrane Fuel Cell) og direkte methanolbrændselsceller (DMFC = Direct Methanol Fuel Cell) er der andre typer brændselsceller:

• Fastoxid-brændselscelle (SOFC)
• Alkalisk brændselscelle (AFC)
• Fosforsyre brændselscelle (PAFC)
• Smeltet carbonatbrændselscelle (MCFC = smeltet carbonat brændselscelle)

I nogle af disse brændselsceller er kemiske reaktioner forbundet med høje temperaturer.

Anvendelsesområder, der allerede er forsøgt, er:

• Biler som hybrider med brændselscelle-drev
• vedvarende energi i form af solcellemoduler og brændselscelleopvarmningsenheder med varmegenvinding
• Alle drev til jordkøretøjer, skibe, fly og blandt andet også til rumraket

I dag er dette nicheprodukter, men brændselscelle-tendensen er på vej op.

De mangler, som spredningen af brændselscelleteknologi (i øjeblikket) har med, har stadig problemer:

• Til en storstilet anvendelse skal man først finde måder at producere brint i store mængder. Der er allerede nogle interessante tilgange her, hvoraf nogle arbejder med genvundet energi fra andre drevteknologier.
• Dagens brændselsceller er stadig for dyre for massemarkedet sammenlignet med for eksempel lithium-ion-batterier.

Generelt er der stadig krævet noget forskning på dette område. Ikke desto mindre overgår denne teknologi klart det økologiske fodaftryk og miljøvenlighed. Det er derfor værd at se det interessante emne med brændselsceller og deres løbende udvikling nøje.