Brandstofcellen

(bron: Boschgaard)

Een brandstofcel bestaat uit een poreuze anode en kathode met daartussen een elektrolytlaag.

Werking Brandstofcel

Met een brandstofcel wordt elektrische energie opgewekt.

De werking van een brandstofcel is gebaseerd op het samenbrengen van waterstof en zuurstof. Hierbij komt elektrische energie vrij.
Je gebruikt hier als het ware de energie die gebruikt is om waterstof aan te maken.
Deze energie komt in de brandstofcel vrij - in de vorm van elektriciteit - door, door middel van elektrolyse, uit waterstof en zuurstof in water-moleculen te laten ontstaan (H²O. oftewel: water) (bron: Wikipedia)

De door een brandstof opgewekte elektriciteit kan gebruikt worden om een elektro-motor in een vervoermiddel aan te drijven, maar ook voor de benodigde elektriciteit in een woning.
Voor een woning zou het kunnen worden toegepast als buffer: in tijden van energie-overvloed van eigen zonnepanelen en windmolens e.d. wordt waterstof aangemaakt (met 'omgekeerde brandstofcellen'), wat in gastanks wordt opgeslagen. Omdat bij de aanmaak van waterstof met elektriciteit 50% an de energie verloren gaat ligt het gebruik van waterstof en brandstofcellen voor woningen en andere gebouwen.
Voor vervoersmiddelen en andere apparatuur zonder continue verbinding met externe energiebronnen zoals auto's, bussen, boten en vliegtuigen is de brandstofcel met een waterstoftank een alternatief voor accu's.
N.B. Treinen en trams zijn voorbeelden van vervoersmiddelen met een vaste verbinding met een externe energiebron (het elektriciteitsnet).

Waterstof aanmaken

Waterstof kan op verschillende manieren worden aangemaakt.

• uit aardgas: hoger rendement, maar wel CO₂ uitstoot, daarom 'grijs waterstof'
• uit biomassa: rendement 50% wat betreft aanmaak waterstof, maar de rest is warmte die bijvoorbeeld voor verwarming kan worden gebruikt. Of het gebruik van biomassa wordt als 'groen' beschouwd als afvalhout of planten wordt gebruikt en/of herbeplanting plaatsvindt.
• met behulp van elektriciteit: rendement 50%. 'Groen' waterstof als de elekticiteit groen wordt opgewekt.

Omkeerbare brandstofcel

Een omkeerbare brandstofcel is een brandstofcel die ontworpen is om zowel in een normale als in een omgekeerde modus te werken.
Voorbeeld: Een brandstofcel verbruikt waterstof (H) en zuurstof (O) om elektriciteit en water (H₂O) te produceren. Een omkeerbare brandstofcel kan in de andere modus elektriciteit en water verbruiken om waterstof en zuurstof te produceren.
Het proces in een brandstofcel kan per definitie altijd omgekeerd worden. Doordat het ontwerp van de brandstofcel meestal gemaximaliseerd is voor een van de twee processen, leidt het omkeren van het proces echter wel tot een onevenredig verlies van efficiëntie. In de praktijk komen omkeerbare brandstofcellen dan ook weinig voor. (bron: Wikipedia)

Noten

2H₂ + O₂ ⟶ 2H₂O + energie (elektriciteit en warmte)

Bronnen

Wikipedia
Groene waterstofproductie: elektrolyse vs biomassa (Duurzaam Nieuws)