Team skaber verdens første myresyrebaserede brændselscelle

Ren energiomkostninger vil være lig med eller mindre end fossile brændstoffer i 2020, mens vedvarende energikilder vil dække 40 procent af det globale energibehov i 2040. Men fordi vedvarende energi afhænger af sol og vind, den er stadig stort set upålidelig. Derfor, udfordringen er at udvikle nye metoder til at lagre vedvarende energioverskud på en måde, så det kan bruges, når det er nødvendigt.

Dette er formålet med HYFORM-PEMFC-projektet udført af GRT Group, en virksomhed, der fokuserer på energiomstilling med udviklingsløsninger til energilagring, og professor Gabor Laurenczys forskningsgruppe ved EPFL, der har udviklet en ny, integreret myresyre-brint brændselscelle enhed.

HYFORM-PEMFC-enheden bruger myresyre til at opbevare brint, og har husholdnings- og industriapplikationer. Sammenlignet med enheder, der kun bruger brint, HYFORM-PEMFC er designet til at sikre væsentlige fordele med hensyn til størrelse (1 liter myresyre bærer 590 liter brint), nem transport, sikkerhed, og lavere driftsomkostninger, samtidig med at de er miljømæssigt bæredygtige.

De potentielle brugere af HYFORM-PEMFC omfatter dem i områder med begrænset eller ingen adgang til elnettet, og dem, der udvikler brinttransportsystemer. Enheden kan forsyne en alpehytte med varme og el nemt og med miljøvenlig tankning. Teknologien kan også skaleres op for at imødekomme strømbehovet i større indstillinger, såsom industrianlæg.

"Dette er en vigtig milepæl i vores strategiske plan for udvikling af energilagringsapplikationer, " siger GRT Group CEO Luca Dal Fabbro. "GRT Group ønsker at støtte overgangen til en fuldt vedvarende energiforsyning, og dermed tackle den globale udfordring med at reducere CO2-emissioner."

Det næste skridt for GRT Group er at udvikle en komplet, integreret system til lagring af vedvarende energi, f.eks. overskydende solenergi produceret om sommeren, som så kan bruges til at producere el og varme efter behov om vinteren, dermed gør bygninger energisk autonome. Dette projekt vil bevise de økonomiske fordele ved konceptet og dets reelle potentiale i et integreret energilagringssystem.

Brint er en af ​​de mest lovende energibærere blandt vedvarende energilagringsløsninger. Brug af brint til at producere varme eller elektricitet producerer ingen kulstof- eller partikelemissioner, hvilket betyder, at det ikke har nogen negativ miljøpåvirkning. Problemet er, at brint har et meget lavt energiindhold målt i volumen. Dette gør det meget vanskeligt at opbevare og transportere i sin naturlige form (gas), eller kræver meget høje tryk, meget lave temperaturer, og dyre infrastrukturer, alt dette udmønter sig i sikkerheds- og omkostningsbekymringer.

Den alternative løsning er at bruge en brintbærer såsom myresyre, som er den enkleste kombination af brint og CO2. Myresyre er flydende under normale forhold, nem at opbevare, transportere, og håndtere, og produceres fra bæredygtige kilder i hundredtusindvis af tons globalt:det bruges allerede bredt i landbrug og industri.

Udfordringen, derefter, får det lagrede brint tilbage fra myresyren på en energieffektiv måde. Det er her katalysatorer kommer ind. Det er forbindelser, der letter udvindingen af ​​brint fra myresyre, så det derefter kan omdannes til elektricitet gennem en brændselscelle.

Enheden består af to hoveddele, en hydrogenreformer (HYFORM) og en protonudvekslingsmembranbrændselscelle (PEMFC). HYFORM-reformeren bruger en ruthenium-baseret katalysator til at udvinde brint, selvom forskerne i øjeblikket udvikler katalysatorer baseret på endnu billigere materialer.

HYFORM-PEMFC-enheden kan producere 7000 kWh årligt, og dens nominelle effekt er 800 watt - det svarer nogenlunde til, at 200 smartphones genoplades samtidigt. Dens elektriske effektivitet er i øjeblikket op til 45 procent. Så længe den anvendte myresyre er produceret bæredygtigt, brændselscellen er fuldstændig miljøvenlig og muliggør langtidslagring af vedvarende energi. Der er stille, udsender ren gas, har nul kuldioxid balance, og producerer hverken partikler eller nitrogenoxider.

På samme tid, HYFORM-PEMFC er lav vedligeholdelse, behøver ingen svovlbehandling, og har stabil og langsigtet katalysatorydelse. Dens teknologi er skalerbar, så den kan bruges i både husholdninger og industrielle omgivelser. Da det kun skal forsynes med myresyre, systemet kræver ikke tilslutning til elnet, hvilket gør den ideel til fjerntliggende eller utilgængelige områder.

"Den kemiske omdannelse af CO2, en drivhusgas, til nyttige produkter bliver stadig vigtigere, efterhånden som dets atmosfæreniveauer fortsætter med at stige på grund af menneskelig aktivitet, " siger Gabor Laurenczy. "Af denne grund, at producere myresyre på en bæredygtig måde - ved at bruge CO2 som brint-energi-vektor - er meget vigtigt. Verdensomspændende efterspørgsel efter myresyre vokser, især i forbindelse med vedvarende energi. Brintbærere, og deres produktion fra CO2, enten gennem hydrogenering eller fra bioaffald eller biomasse, er betydeligt mere bæredygtige end eksisterende ruter."