Simpele maar doeltreffende manier om vermogen te regelen

Onderzoekers van Princeton University (VS) hebben een verbluffend simpele manier bedacht om een brandstofcel meer of minder elektriciteit te laten leveren. Een regelklep in de waterstoftoevoer blijkt voldoende, zo schrijven ze in het februarinummer van Chemical Engineering Science.

Een dergelijke brandstofcel is in principe simpel genoeg om bijvoorbeeld op een grasmaaier of een kettingzaag te monteren. Vergeleken met de walmende benzinemotortjes die daar nu op zitten, zou de milieuwinst enorm zijn.

In een brandstofcel reageren waterstof en zuurstof op een gecontroleerde manier tot water. De elektronenstroom tussen de reactanten wordt daarbij omgeleid en nuttig gebruikt. Normaal gesproken levert zo’n cel een vast vermogen, en heeft daarvoor een vaste waterstoftoevoer nodig. Knijp je die toevoer af, dan werkt de hele cel niet goed meer. Om het vermogen te regelen, moet je een deel van de geproduceerde elektriciteit tijdelijk opslaan of afvoeren in de vorm van warmte.

Procestechnoloog prof. Jay Benziger heeft nu bedacht dat je een deel van het water, dat in de brandstofcel ontstaat, op de bodem van die cel kunt laten liggen. Zo wordt het reactorvolume kleiner en daalt het geleverde vermogen. De hoeveelheid water, die achterblijft, valt te regelen via de druk in de cel. En die is weer te regelen via het reduceerventiel op de waterstofcilinder.

Het achterblijvende water zorgt tevens dat ongebruikte waterstof niet uit het systeem kan, en dat de membranen in de brandstofcel altijd voldoende vochtig blijven.

Benziger vertrouwde de uitwerking toe aan een afstudeerder, Claire Woo. Die had eigenlijk als opdracht om te laten zien dat het idee niet werkte. Tot beider verbazing werkt het wel degelijk.

“Princeton undergraduates are very talented people. Once you get them started omn something, they show great insight and can produce magnificent research”, aldus een trotse Benziger.

bron: Princeton, NSF