| Home | Technische Info HVAC | Zwembaden | Gevel en dakreiniging | Poort automatisering | Contact | Pers | Vacatures |
|---|
>32 jaar ingenieurservaring.
Het beste is maar goed genoeg.
Brandstofcel: Chemische cogeneratie van 750W elektriciteit en 1100W thermisch. Werkt 24/24 7dagen/week
Het principe van de brandstofcel: waterstof en zuurstof worden apart toegevoegd. Waterstofprotonen gaan door het membraan naar de zuurstof en vormen zo water. Bij dit proces komt warmte vrij.
Tegelijk stromen elektronen via een elektrisch circuit van de ene kant naar de andere zodat gelijkstroom ontstaat.
Brandstofcellen zijn elektrochemische toestellen die chemische energie van een doorgaande reactie direct omzetten in elektrische energie. De chemische energie hoeft dus niet eerst omgezet te worden in thermische energie en mechanische energie, waardoor er nauwelijks verliezen optreden en de brandstofcel op een heel efficiënte manier energie opwekt. In de cel vindt een redoxreactie plaats. In dit opzicht lijkt een brandstofcel op een batterij of accu; toch is er een belangrijk verschil tussen een accu of batterij en een brandstofcel. In een brandstofcel kunnen namelijk steeds opnieuw reagentia (bijvoorbeeld: waterstof en zuurstof) van buitenaf worden aangevoerd, terwijl de reagentia in een batterij of accu opgeslagen zitten in een gesloten stelsel.
Werking van de brandstofcel
Qua opbouw lijken brandstofcellen op accu’s of batterijen. Beiden leveren elektrische energie via een chemische reactie. Verschil is echter dat een accu slechts een opslagmedium voor elektrische energie is, en dat de brandstofcel elektriciteit produceert.
De brandstofcel werkt op pure waterstof of – door middel van een omvormer- op een element met een hoog waterstofgehalte zoals methanol of aardgas. Binnen in de brandstofcel wordt de waterstof via een membraan gecombineerd met zuurstof. Aan de ene kant van het membraan vloeit waterstof door de gaskanalen en aan de andere kant zuurstof.
Wanneer de twee gassen met elkaar reageren ontstaan stoom en DC elektriciteit. De elektriciteit kan worden gebruikt voor de voeding van bijvoorbeeld een elektrisch apparaat, een elektromotor (in een voertuig) of van het elektriciteitsnet. De stoom kan eenvoudig in de vorm van water worden afgevoerd.
De brandstofcel heeft in vergelijking tot bestaande energieopwekkers een heel hoger rendement omdat de omzetting van de waterstof in energie direct plaatsvind, en niet in meerdere fasen, zoals bij de verbrandingsmotor. Het verschil in rendement is nog groter bij lage en/of sterk wisselende belasting.
Schoon, stil, zuinig..
De brandstofcel produceert elektriciteit op tot nu toe ongekend schone en stille wijze. De nieuwe techniek betekent dus met name voorruitgang voor het milieu.
Brandstofcellen zijn echter niet alleen milieuvriendelijk, maar ook zeer efficiënt in de productie van elektriciteit.
Omdat brandstofcellen geen gevaar, geluidsoverlast of vervuiling produceert, kan de elektriciteitsproductie voor huishoudens binnen de bebouwde kom plaatsvinden, waardoor minder transportverlies optreedt en de restwarmte kan worden ingezet, waardoor het totaalrendement verder stijgt.
Milieu-activisten zien de brandstofcel als hét middel om een overgang naar een duurzame energievoorziening te forceren en zij kunnen daarmee een belangrijk deel van hun doelstellingen realiseren.
De geschiedenis
Het werkingsprincipe van de brandstofcel werd in 1838 ontdekt door de Zwitserse wetenschapper Christian Friedrich Schönbein, die zijn bevindingen een jaar later publiceerde in een van de wetenschappelijke tijdschriften uit die tijd. Schönbein schreef dat hij elektriciteit had opgewekt uit de chemische reactie tussen waterstof en zuurstof op plaatjes gemaakt van platina.
Toen de Britse natuurkundige Sir William Robert Grove het artikel van Schönbein las, besefte hij dat de Zwitser een omgekeerde elektrolyse had uitgevoerd. Grove maakte vaker waterstof voor zijn experimenten door elektriciteit door water te voeren, dat daarop gesplitst wordt in waterstofgas en zuurstof. Schönbein had daarentegen waterstof en zuurstof samengevoegd, waarbij juist elektriciteit vrijkwam. Grove bedacht een manier om die ontdekking op een praktische manier te benutten en kwam in 1843 met de eerste galvanische gasbatterij: een aantal buizen met waterstofgas en zuurstof die samen met enkele andere stoffen ongeveer 36 uur lang stroom produceerden. Deze batterij was de voorloper van wat nu de brandstofcel heet. De batterij produceerde echter te weinig elektriciteit om te kunnen concurreren met de verbrandingsmotor en verdween al snel op de achtergrond.
In 1932 pakte Francis Thomas Bacon (1904-1992) en zijn groep op Cambridge het onderzoek naar de brandstofcel weer op. In 1959 demonstreerden ze hun brandstofcel van vijf kilowatt met een efficiëntieniveau van 60 procent. De cel gebruikte waterstof met een basische elektrolyt. De elektroden waren gemaakt van poreus nikkel, een goedkope metaalsoort.
Rond deze tijd was ook de ruimtewedloop in volle gang en voor het
Apollo-programma was de NASA op zoek naar efficiënte elektriciteitsbronnen met een hoog rendement. De alkalinebrandstofcel van Bacon was uiterst geschikt vanwege zijn hoge rendement en kleine massa en met zuiver water als afvalstof kon hij daarnaast voor drinkwater zorgen. Toch had de alkalinebrandstofcel ook enkele nadelen: de cel was erg duur en ging relatief kort mee.
Verdere technologische ontwikkeling vanaf 1980, zoals het gebruik van Nafion® als elektrolyt en reductie van de hoeveelheid platina, heeft het toepassingsgebied van brandstofcellen vergroot.
Soorten brandstofcellen
De namen van de verschillende soorten brandstofcellen zijn gebaseerd op het materiaal van de gebruikte elektrolyt. Als men kijkt naar de bedrijfstemperatuur kunnen brandstofcellen in twee groepen worden onderverdeeld:
Lagetemperatuurbrandstofcellen: (< 100°C)
Hogetemperatuurbrandstofcellen: (700-1000°C)
Systeemopstelling
Remeha eLecta
Remeha brengt een eigen hybride brandstofcel op de markt, op basis van de PEM-technologie van Panasonic. Nog
in 2019 komt de eLecta 300 op de Duitse markt.
Deze brandstofcel heeft
De brandstofcel-stack heeft een levensduur van 80.000 draaiuren, en het systeem kan 4.000 start-stop-cycli maken, wat inhoudt dat de brandstofcel elke 20 uur uitgezet kan worden. De bedoeling is dat het systeem 24h/365 dagen draait. De brandstofcel werkt op aardgas.
Het systeem staat niet op zichzelf, maar wordt aangevuld met een 300 liter buffervat en een HR-ketel. Deze heeft een verwarmingsvermogen tot 22 kW.
Pieklastketel voor CV en SWW
Het systeem staat niet op zichzelf, maar wordt aangevuld met een 300 liter buffervat en een HR-ketel. Deze heeft een verwarmingsvermogen
tot 22 kW. Verder zijn in de kast verwerkt een tweetal verwarmingscircuits (een voor vloerverwarming en een voor radiatoren) en een opslag voor sanitair warm water (SWW). De rookgasafvoer van de pieklastketel en die van de brandstofcel worden samengevoegd, zodat er maar een rookafvoerpijp naar buiten gaat.
In Duitsland is de markt voor brandstofcellen volop in ontwikkeling, vanwege gunstige subsidies en terugleververgoedingen.
De ontwikkeling van de brandstofcel, die met een hoge efficiëntie tegelijk warmte en elektriciteit levert, gaat door, mede geholpen door subsidie- en onderzoekstrajecten vanuit Europa. Onlangs startte een nieuw Europees onderzoeksproject, Pace, waarin vijf fabrikanten samen 2500 brandstofcelinstallaties in Europa gaan plaatsen. Het subsidiebudget hiervoor is €90 miljoen.. De hoop is dat er na dit project, dat loopt tot 2021, genoeg kennis en kostenreductie is gerealiseerd om de technologie grootschalig op de markt te brengen.
PEMFC en SOFC
Er worden twee soorten brandstofcellen getest,
PEMFC werkt op lage temperatuur (< 100°C), start daardoor relatief snel op, en produceert veel elektriciteit en weinig warmte. Deze technologie wordt veel gebruikt in auto’s en gebouwen met lage warmtevraag. Nadeel is dat PEM kritisch is wat betreft de brandstof, het vebruikt namelijk hele pure waterstof.
SOFC werkt met een hoge temperatuur 700-1000°C, start daardoor relatief traag op, en produceert veel warmte. Bij deze technologie is de zuiverheid van de brandstof minder van belang.
Het is van belang om elektriciteit te kunnen leveren als het niet waait of de zon niet schijnt. En om het elektriciteitsnet niet onnodig te belasten, is het handig om deze elektriciteit lokaal te kunnen opwekken. Dit is het voornaamste verkoopargument van de brandstofcel. Het is een schone technologie, is er geen uitstoot van stikstofoxiden, zwaveloxiden en fijnstof.
Brandstofcelunit
De verhouding tussen warmte en elektriciteit is die door een brandstofcelunit wordt geproduceerd is hierbij van belang.
In de huidige trend, waarbij woningen en andere gebouwen een steeds dikkere isolerende schil krijgen en dus steeds minder warmte nodig hebben, is een verschuiving richting meer elektriciteit zichtbaar.
In Pace doen vijf grote Europese fabrikanten mee. Dat zijn SolidPower, Viessmann, Bosch en Remeha.
Dachs 0.8
SolydEra Bluegen
Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
1,200 mm x 550 mm x 1014 mm
47 db(A)
INSTALLATION REQUIREMENTS
"Nous
n’héritons pas la terre de nos
ancêtres,
nous l’empruntons à nos enfants"
Antoine de St-Exupéry
Perfecte
technologie, daar komt het op aan
Versie laatst bewerkt op 16/09/2023