u bent nu bij:  »  Techniek  »  De brandstofcel

De brandstofcel

In een brandstofcel worden waterstof en zuurstof in een elektrochemisch proces omgezet in elektriciteit. Het enige afvalproduct, dat daarbij vrijkomt is water. Een brandstofcel is vergelijkbaar met een batterij, maar het is geen gesloten systeem. Omdat er continu waterstof en zuurstof aangevoerd worden, kan een brandstofcel continu elektriciteit produceren. De elektriciteit wordt gebruikt voor de aandrijving van een elektromotor, die de auto voortbeweegt. De elektriciteit kan uiteraard ook in accu’s opgeslagen worden.

Een brandstofcel bestaat uit twee elektrodes. Aan de ene kant (de anode) wordt waterstof aangevoerd en aan de andere kant (de kathode) zuurstof. De beide elektrodes worden van elkaar gescheiden door een elektrolyt, dat voor het transport van de elektrische lading door de cel zorgt. Bij de anode komen de waterstofelektronen vrij, die een spanning van ongeveer 0,7 volt opleveren. Een brandstofcel is, compleet met de kanaaltjes om de waterstof en de zuurstof beter langs het elektroliet te leiden, slechts een paar millimeter dik. Door een reeks van deze cellen aan elkaar te koppelen wordt de hoeveelheid elektriciteit verhoogd. Een serie van dergelijke cellen wordt een brandstofcelstack genoemd. De afmetingen daarvan kunnen variëren, afhankelijk van het gewenste vermogen.

Er bestaan verschillende soorten brandstofcellen. De cel wordt doorgaans genoemd naar het elektrolyt dat in de cel gebruikt wordt. Er bestaan polymeer elektrolyt brandstofcellen (PEMFC), directe methanol brandstofcellen (DMFC), alkalische brandstofcellen (AFC), fosforzure brandstofcellen (PAFC), gesmolten carbonaat brandstofcellen (MCFC) en vaste oxide brandstofcellen (SOFC). Afhankelijk van het soort elektrolyt treedt het elektrochemische proces op bij een hoge of lage temperatuur.

Om de chemisch reacties in een brandstofcel sneller te laten verlopen wordt er gebruik gemaakt van een katalysator. Met name in lage temperatuur brandstofcellen is dat belangrijk. Platina is de meest gebruikte katalysator in DMFC en PEMFC. Om deze katalysatoren goed te laten werken moet zeer zuivere waterstof (met een lage concentratie koolstofmonoxide) gebruikt worden.

De brandstofcel, die het meest in de automobielindustrie voor waterstofauto’s gebruikt wordt, is gebaseerd op een polymeer elektrolyt membraan (PEM) brandstofcel. Een PEM brandstofcel werkt op lage temperaturen en gebruikt pure waterstof. De PEM brandstofcel, die in de HyMove-bus gebruikt wordt, is geleverd door NedStack en levert een vermogen van 30KW.

Overigens kan waterstof ook in een verbrandingsmotor gebruikt worden, maar dat vergt door de eigenschappen van waterstof de nodige technische aanpassingen aan de motor en de auto. Het rendement van een brandstofcel is hoger en een cel maakt in tegenstelling tot een motor nauwelijks geluid.