Brandstofcellen, in het bijzonder Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC), gaan een belangrijke rol spelen in de toekomstige waterstofeconomie. Hoewel het rendement van brandstofcellen hoog is, gaat er nog steeds energie verloren. Diverse nieuwe ontwikkelingen op basis van een uitgebreide analyse moeten de prestaties verder verbeteren.
Aanleiding: energieverbruik brandstofcellen
Ten opzichte van andere conversietechnieken hebben brandstofcellen nu al een zeer hoog elektrisch rendement (tot 70 procent van de lagere verbrandingswaarde van waterstof). Brandstofcellen hebben bovendien het voordeel dat conversierendementen vrijwel schaalonafhankelijk zijn: een 10 kW-generator heeft in principe hetzelfde rendement als een generator met een vermogen van 100 MW. Ook is de omzetting in PEM-brandstofcellen stil en bijzonder schoon.
Een belangrijke doelstelling van het onderzoeksprogramma Nieuw Gas, speerpunt Brandstofcellen is de ontwikkeling van brandstofcellen met een levensduur van 5.000 uur voor mobiele toepassingen en van 40.000 uur voor stationair gebruik. Ondanks het hoge conversierendement produceren brandstofcellen echter nog steeds veel warmte (30 tot 50 procent), een laagwaardige vorm van energie. In veel gevallen (bijvoorbeeld bij toepassing in voertuigen) heeft deze warmte geen waarde en wordt afgevoerd.
Project: analyse en model PEM-brandstofcel
Het totale verlies in een PEM-brandstofcel is opgebouwd uit tientallen kleinere verliezen. Het project focust daarom eerst op een uitgebreide analyse van alle verliezen die zich voordoen. Daarnaast wordt er een fysisch-chemisch model gemaakt om de verliezen te kunnen kwantificeren. Parallel aan de modelberekeningen wordt door elektrochemische analyse en structuuranalyse een beter presterende brandstofcel verkregen.
Soorten verliezen bij PEM-brandstofcel
De optredende verliezen zijn te verdelen in polarisatieverliezen, weerstandsverliezen en diffusieverliezen. Om polarisatieverliezen te bestrijden, wordt vooral gewerkt aan een betere katalysatorsamenstelling en elektrodestructuur. Ter vermindering van de weerstandsverliezen worden dunnere membranen, nanoversterkte membranen, en membranen en polymeren met een hogere protonengeleiding onder de loep genomen. Diffusieverliezen worden onder meer aangepakt middels modificatie van de micro- en nanoporiënstructuur in de brandstofcelelektrode.
Partners
Het project wordt geleid door het Nederlandse NedStack Fuel Cell Technology B.V., dat de resultaten van de diverse onderzoeken zal integreren in de brandstofcel-stack. De Japanse partner Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. verricht onderzoek naar efficiëntere elektrochemische katalysatoren en levert NedStack technologie voor het maken van elektrode-inkten op basis van deze nieuwe katalysatoren. De Amerikaanse partner DuPont Fuel Cells richt zich met name op protongeleidende membranen met een lagere weerstand.
| Titel | PEMFC-efficiency |
| Penvoerder | NedStack Fuel Cell Technology B.V. |
| Contactpersoon | Dhr. M.J.J. Mulder |
| Adres | Postbus 5167, 6802 ED Arnhem |
| Telefoonnummer | 026 366 42 78 |
| martijn.mulder@nedstack.nl | |
| Website | www.nedstack.com |
| Partners | DuPont Fuel Cells inc, Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. |
| Looptijd | 1 januari 2006 - 31 maart 2008 |
| EOS-regeling | Lange Termijn |
| Projectnummer | LT03006 |
Eindrapport: http://www.rvo.nl/sites/default/files/rvo_website_content/EOS/EOSLT03006...
Geplaatst op: 04-09-2012 | Gewijzigd op: 21-01-2013