Brændselscellernes uudnyttede kraft

I de seneste år, vedvarende energi har været stigende i USA. Stadig, det overvældende flertal af vores energi kommer fra fossile brændstoffer. Og, vedvarende energi skal overvinde betydelige begrænsninger og forhindringer for at bidrage med en større andel af vores samlede energiløsning. Brintbrændselsceller kan være nøglen til vores bæredygtige energifremtid.

Udtrykket "celle", som det relaterer til energi, er forbundet med batterier, men en brændselscelle er mere som en forbrændingsmotor. Det er fordi, mens et batteri lagrer energi, højeffektive brintbrændselsceller genererer strøm ved hjælp af en omvendt elektrolysereaktion. Og, de er miljøvenlige - producerer kun elektricitet, vand og varme.

Så hvorfor bliver de ikke brugt alle steder i øjeblikket? Trods alt, brændselsceller er blevet brugt i NASA rumfærger siden 1960'erne. Ja, teknologien er blevet forbedret med stormskridt siden da. Desværre, ligesom med vedvarende energi, verden er stadig ikke helt klar. Imidlertid, Lektor Jeongmin Ahn fra College of Engineering and Computer Science siger, at landskabet ændrer sig hurtigt, og brændselsceller kan snart dukke op som et levedygtigt alternativ i mange applikationer.

"I betragtning af de ægte forhindringer, som implementeringen af ​​brændselsceller plejede at stå over for, tidligere politiske beslutninger i USA favoriserede i høj grad vedvarende energi og batteridrevne elektriske køretøjer, " siger Ahn. "Men i dag, tingene har ændret sig på en måde, der gør en udbredt anvendelse af brændselsceller meget mere gennemførlig."

De, der prioriterer andre energiløsninger frem for brændselsceller, har traditionelt peget på nogle få nøgleproblemer:brintproduktion er dyr, brint er svært at opbevare - især på et køretøj, og der er lidt eksisterende infrastruktur. Ifølge Ahn, disse almindelige indvendinger holder ikke, som de gjorde engang.

Udfordring #1:Brændselsceller og brint er for dyre

Det har været historisk dyrt at producere brint, men en stigning i amerikansk naturgasproduktion (en betydelig kilde til brint) har gjort det billigere end nogensinde før. Derudover brint kan fremstilles ved at nedbryde vand gennem elektrolyse. Mest vigtigt, den har nået et punkt, hvor den koster mindre end benzinproduktion. Forskere har også afdækket måder at bruge billigere materialer til fremstilling af brændselsceller. I hvert fald når det kommer til omkostninger, brint brændselsceller kan endelig konkurrere.

Udfordring #2:Det er svært at opbevare brint

Oplagringen af ​​brint er udfordrende, fordi det er en gas. At indeholde det kan tage meget plads og kræve tykt, tunge tanke. Dette er især en bekymring for brintdrevne køretøjer. Heldigvis, denne særlige udfordring ser ud til at være næsten fuldstændig overvundet. Mange bilfirmaer har med succes skabt et system til erhvervskøretøjer, der transporterer brint som ammoniak - og konverterer det tilbage til brintgas for at drive den kemiske reaktion. Toyota har brugt denne teknologi i deres brændselscelledrevne Mirai, som i øjeblikket er på vej i USA, Japan og Europa, tæller mere end 6, 000.

Udfordring #3:Verden er bygget til fossile brændstoffer, ikke brint

Hvis du kører en benzindrevet bil som de fleste andre, du tænker sandsynligvis aldrig over at løbe tør for brændstof. Når din måler viser, at din tank er lav, der er en tankstation på hvert hjørne. Hvis du kører en brintdrevet bil, du skal være opmærksomt på den nærmeste brintstation.

Det er rigtigt, at vi ikke har en robust brintinfrastruktur, men i de fleste udviklede lande har vi naturgas- og vandinfrastruktur. Begge kunne udnyttes som en kilde til at generere brint til en pris, der er sammenlignelig eller mindre end produktionen af ​​benzin. Du behøver ikke traktor-trailere for at levere det, det kunne genereres på stedet.

Implementeringen af ​​brændselsceller er meget mere realistisk end nogensinde. Ikke kun det, mange steder er de blevet til virkelighed. Ud over Toyotas succes med Mirai, Honda og Hyundai er klar til at konkurrere i brintbrændselscelle-bilindustrien. Virksomheder som Google, Verizon og AT&T bruger stationær Bloom Energy-brændselscelleteknologi til at drive deres faciliteter. Og, verdens første brændselscelletog kører i Tyskland i september sidste år. Innovatorer finder også måder at kombinere brændselscelleteknologi med vedvarende energikilder for at flytte begge løsninger fremad. Dette er blot nogle af de mange steder, hvor praktisk brændselscelleteknologi dukker op.

Industrien er ikke det eneste område, hvor folk er blevet tændt på ideen. I sidste august, det amerikanske energiministerium brød fra traditionen og finansierede 38 millioner dollars i nye projekter, der understøtter brint- og brændselscelleteknologier - langt fra deres holdning for blot et par år siden. De anslår, at så mange som 40, 000 brintbrændselscellekøretøjer vil være på amerikanske veje i år 2023.

"Det tager tid, men mere og mere, folk er åbne for at bruge alternative, mere miljøvenlige energiløsninger, " siger Ahn. "Ingen enkelt bæredygtig mulighed kan være dominerende når som helst snart, så vi skal bruge alt, hvad vi har til rådighed, for at reducere brugen af ​​fossile brændstoffer. At tage tiltag som at erstatte forbrændingsmotorer med brændselscelleteknologi ville gå langt for at reducere emissioner og løse en række energiproblemer. Fremtiden for brintbrændselsceller er lys."