Praktiske brenselceller for elektronikk

Et nytt opplegg for å lage en kompakt enhet som effektivt konverterer metanol til hydrogen kan gjøre det praktisk å inkorporere brenselceller i bærbare datamaskiner og annen bærbar elektronikk. En slik enhet kan tillate en bærbar datamaskin å kjøre i 50 timer og lades opp umiddelbart ved å bytte inn en liten drivstoffpakke.



Hot design: En ny plan for en brenselprosessor (øverst) som kan brukes i brenselceller krever å arrangere en serie reaktorer i konsentriske rør. I sentrum er en brenner, omgitt av kamre for oppvarming av metanol og vann, stripping av hydrogen fra metanol og fjerning av karbonmonoksid. Det nederste bildet viser ett alternativ for å integrere drivstoffprosessoren med en hydrogen brenselcelle.

Brenselceller drevet av metanol eller et annet flytende brensel har lenge blitt holdt frem som en løsning på det stadig økende energibehovet til bærbar elektronikk. Men brenselceller som omdanner metanol direkte til elektrisitet, er store. Brenselceller som går på hydrogengass er mye mer kompakte, men hydrogenet, i motsetning til flytende brensel, tar for mye plass.



Et ideelt kompromiss ville være et system som bruker en hydrogenbrenselcelle, men lagrer hydrogenet i flytende form som metanol til rett før det trengs. Hydrogenet vil bli frigjort i en rekke trinn i en drivstoffprosessor som inkluderer oppvarming av drivstoffet for å fordampe det, oppvarming av vann for dampreformering og ytterligere reaksjoner for å fjerne karbonmonoksid. Men utfordringen har vært å gjøre dem både små og effektive.



På forrige ukes American Chemical Society (ACS) møte i Boston, Ronald bedre , en professor i kjemiteknikk ved Stevens Institute of Technology, i Hoboken, NJ, beskrev et nytt system som kan løse problemet.

I motsetning til tidligere design, der de forskjellige prosesstrinnene er bygget inn i påfølgende flate lag, foreslår Besser en sylindrisk design der lagene danner konsentriske rør. I en slik utforming sprer varme seg i alle retninger fra en brenner i senteret, noe som letter de nødvendige reaksjonene. For å holde hvert lag ved den optimale temperaturen, ville han innlemme aerogeler, en relativt ny type isolasjon. For å redusere kostnadene, foreslår han å bruke avansert plast til flere av lagene.

Drivstoffprosessoren for å generere de 20 wattene som trengs for en bærbar datamaskin eller en stor radio, vil være 4,8 centimeter i diameter og 10 centimeter lang. Å legge til brenselcellen og drivstofflagringen kan bety ytterligere 20 centimeters lengde, anslår Besser, men prosessoren vil fortsatt være liten nok til å passe i en bærbar datamaskin. Tatt i betraktning hele pakken, ville systemet lagre rundt 1000 watttimer per kilo; de aller beste batteriene når bare 300 watt-timer per kilogram, og bærbare batterier kan være omtrent halvparten av dette. Besser sier at et slikt system potensielt kan gi 5 til 10 ganger så mye energi som et batteri.

Jamie Holladay , en sesjonsleder på ACS-konferansen, er optimistisk på at systemet kan fungere. Han sier imidlertid at hans egen forskning tyder på at det kanskje ikke er mulig å innlemme et plastlag, siden det kan forringes over tid. I stedet kan det være mulig å bruke et ytre lag av metall eller keramikk.

En rekke forskergrupper i selskaper og i akademiske laboratorier og offentlige laboratorier har utviklet komponenter for brenselceller som snart kan være klare til å inkorporeres i produkter, selv om Holladay ikke forventer å se dem på markedet i minst to år til. (Se Bedre brenselceller for bærbare datamaskiner.) Det er fortsatt problemer som skal løses med hydrogenbrenselcellene. For eksempel produserer slike brenselceller vann mens de lager elektrisitet, og det er en utfordring å finne en måte å bli kvitt det vannet uten å påvirke elektronikken rundt i en bærbar datamaskin, sier han. Dessuten er brenselcellene fortsatt dyre. Hvis et brenselcellesystem koster tre eller fire ganger mer enn et batteri, spør Holladay, hvorfor ikke bare kjøpe ekstra batterier for lange turer?

Og mange eksperter mener at brenselceller aldri vil vises mye i forbrukerelektronikk. De tviler på at regulatorer, for eksempel, vil tillate passasjerer å ta med brennbare væsker på et fly, selv i små mengder og nøye pakket inne i systemet.

Likevel peker forkjempere for teknologien på en rekke praktiske anvendelser. Nødarbeidere med kraftige 20-watts radioer trenger energikilder som kan fungere i dager eller uker i strekk uten lett tilgang til nettstrøm. (Se Skrive ut brenselceller.) Militæret kan også være en stor kunde ved å bruke teknologien til å erstatte batterier.

gjemme seg