In recente jaren, hernieuwbare energie is in opkomst in de Verenigde Staten. Nog altijd, de overgrote meerderheid van onze energie komt van fossiele brandstoffen. En, hernieuwbare energie moet aanzienlijke beperkingen en obstakels overwinnen om een ​​groter deel van onze totale energieoplossing bij te dragen. Waterstofbrandstofcellen kunnen de sleutel zijn tot onze duurzame energietoekomst.

De term "cel" in verband met energie wordt geassocieerd met batterijen, maar een brandstofcel lijkt meer op een verbrandingsmotor. Dat komt omdat terwijl een batterij energie opslaat, zeer efficiënte waterstofbrandstofcellen wekken stroom op met behulp van een chemische reactie met omgekeerde elektrolyse. En, ze zijn milieuvriendelijk:ze produceren alleen elektriciteit, water en warmte.

Dus hoe komt het dat ze momenteel niet overal worden gebruikt? Ten slotte, brandstofcellen worden sinds de jaren zestig in NASA-spaceshuttles gebruikt. Inderdaad, de technologie is sindsdien met grote sprongen verbeterd. Helaas, zoals bij hernieuwbare energiebronnen, de wereld is nog steeds niet helemaal klaar. Echter, Universitair hoofddocent Jeongmin Ahn van het College of Engineering and Computer Science zegt dat het landschap snel verandert en dat brandstofcellen in veel toepassingen binnenkort een levensvatbaar alternatief kunnen worden.

"Gezien de echte obstakels waarmee de implementatie van brandstofcellen te maken kreeg, eerdere beleidsbeslissingen in de VS waren sterk voorstander van hernieuwbare energie en elektrische voertuigen op batterijen, " zegt Ahn. "Maar vandaag, dingen zijn veranderd op een manier die wijdverbreide adoptie van brandstofcellen veel haalbaarder maakt."

Degenen die prioriteit geven aan andere energieoplossingen boven brandstofcellen, hebben traditioneel gewezen op een paar belangrijke problemen:de productie van waterstof is duur, waterstof is moeilijk op te slaan, vooral op een voertuig, en er is weinig bestaande infrastructuur. Volgens Ahn, deze veelvoorkomende bezwaren houden niet meer op zoals ze ooit deden.

Uitdaging #1:Brandstofcellen en waterstof zijn te duur

Het is historisch gezien duur geweest om waterstof te produceren, maar een toename van de Amerikaanse aardgasproductie (een belangrijke bron van waterstof) heeft het goedkoper gemaakt dan ooit tevoren. Aanvullend, waterstof kan worden geproduceerd door water af te breken door middel van elektrolyse. Het belangrijkste is, het heeft een punt bereikt waarop het minder kost dan de productie van benzine. Onderzoekers hebben ook manieren ontdekt om minder dure materialen te gebruiken bij de productie van brandstofcellen. Tenminste, als het om de kosten gaat, waterstofbrandstofcellen kunnen eindelijk concurreren.

Uitdaging #2:Het is moeilijk om waterstof op te slaan

De opslag van waterstof is een uitdaging omdat het een gas is. Het kan veel ruimte in beslag nemen en dikke, zware tanks. Dit is vooral een punt van zorg voor voertuigen op waterstof. Gelukkig, deze specifieke uitdaging lijkt bijna volledig te zijn overwonnen. Veel autobedrijven hebben met succes een systeem ontwikkeld voor bedrijfsvoertuigen die waterstof als ammoniak transporteren en het weer omzetten in waterstofgas om de chemische reactie aan te drijven. Toyota heeft deze technologie toegepast in hun brandstofcel-aangedreven Mirai, die momenteel onderweg is in de VS, Japan en Europa, nummering meer dan 6, 000.

Uitdaging #3:De wereld is gebouwd voor fossiele brandstoffen, geen waterstof

Als je zoals de meeste mensen in een benzineauto rijdt, u zult waarschijnlijk nooit veel nadenken over het opraken van brandstof. Wanneer uw meter aangeeft dat uw tank bijna leeg is, er is een tankstation op elke hoek. Als je in een auto op waterstof rijdt, je moet goed op de hoogte zijn van het dichtstbijzijnde waterstofstation.

Het is waar dat we geen robuuste waterstofinfrastructuur hebben, maar in de meeste ontwikkelde landen hebben we wel aardgas- en waterinfrastructuur. Beide kunnen worden aangeboord als bron om waterstof te genereren tegen een prijs die vergelijkbaar is met of lager is dan die van benzine. Je zou geen trekker-oplegger nodig hebben om het af te leveren, het kan ter plaatse worden gegenereerd.

De implementatie van brandstofcellen is veel realistischer dan ooit. Niet alleen dat, op veel plaatsen zijn ze werkelijkheid geworden. Naast het succes van Toyota met de Mirai, Honda en Hyundai zijn klaar om te concurreren in de auto-industrie met waterstofbrandstofcellen. Bedrijven als Google, Verizon en AT&T gebruiken stationaire Bloom Energy-brandstofceltechnologie om hun faciliteiten van stroom te voorzien. En, sinds september rijdt de eerste brandstofceltrein ter wereld in Duitsland. Innovators vinden ook manieren om brandstofceltechnologie te combineren met hernieuwbare energiebronnen om beide oplossingen vooruit te helpen. Dit zijn slechts enkele van de vele plaatsen waar praktische brandstofceltechnologie in opkomst is.

De industrie is niet het enige gebied waar mensen zich voor het idee hebben aangetrokken. Afgelopen augustus, het Amerikaanse ministerie van Energie brak met de traditie en financierde $ 38 miljoen in nieuwe projecten die waterstof- en brandstofceltechnologieën ondersteunen - een verre schreeuw van hun standpunt slechts een paar jaar geleden. Ze schatten dat maar liefst 40, Tegen het jaar 2023 zullen er 000 voertuigen met waterstofbrandstofcellen op de Amerikaanse wegen rijden.

"Het kost tijd, maar steeds meer mensen staan ​​open voor het gebruik van alternatieve, milieuvriendelijkere energieoplossingen, ", zegt Ahn. "Geen enkele duurzame optie kan snel dominant zijn, dus we moeten alles gebruiken dat tot onze beschikking staat om het gebruik van fossiele brandstoffen te verminderen. Actie ondernemen, zoals het vervangen van verbrandingsmotoren door brandstofceltechnologie, zou een grote bijdrage leveren aan het verminderen van de uitstoot en het oplossen van een reeks energieproblemen. De toekomst van waterstofbrandstofcellen is rooskleurig."