Forskare: Bättre bränsleceller med längre liv kan öppna för vätgasdrift

Forskaren Linnéa Strandberg i labbet där forskarna byggt ett kontrollsystem för att övervaka bränslecellen. Foto: Chalmers tekniska högskola | Henrik Sandsjö.

Det krävs bättre bränsleceller för att bränslecellsdrivna tunga vätgasfordon, bussar och lastbilar, ska kunna vara ett kommersiellt alternativ till fossildrivna fordon. Det konstaterar en grupp forskare på Chalmers i Göteborg. Forskarna har utvecklat en metod för att förstå hur delar av bränslecellerna bryts ned vid användning.

Vätgas är ett drivmedelsalternativ som blir allt vanligare för tunga fordon, främst lastbilar. När det gäller bussar är vätgasdrift ännu en mycket liten men växande nischmarknad.

Miljömässigt är fördelen med vätgasdrivna fordon att de endast släpper ut vattenånga genom avgasröret. Om vätgasen framställs med hjälp av förnybar energi är den helt fri från koldioxidutsläpp. Till skillnad från batteridrivna elfordon så behöver inte vätgasfordon belasta elnätet, eftersom vätgas kan produceras när elen är billig och sedan lagras.

Många vätgasdrivna fordon använder bränsleceller för att producera den el som bussen eller lastbilen drivs med. Men ett problem är att bränsleceller är dyra, samtidigt som deras livslängd är relativt kort.

Bland annat har USA:s energidepartement (DOE) pekat på att förbättrad livslängd för bränsleceller är ett av de viktigaste målen att nå för att bränslecellsdrivna vätgasfordon ska bli kommersiellt framgångsrika

Den korta livslängden hos dagens bränsleceller beror på att bränslecellernas elektroder och membran bryts ned med tiden.

Nu har forskarna vid Chalmers tagit fram en ny metod för att studera vad det är som påverkar bränslecellens åldrande genom att följa en specifik partikel i bränslecellen under användning. De har monterat isär bränslecellen med jämna intervaller. Sedan har forskarna med hjälp av avancerade elektronmikroskop kunnat följa hur katodelektroden i bränslecellen bryts ned under användningen. Tidigare studier har gjorts på så kallade halvceller, vilka kan liknas vid en halv bränslecell och genomförs under förhållanden som skiljer sig markant från den riktiga bränslecellen.

– Man har tidigare utgått från att en bränslecells prestanda skulle påverkas av att plockas isär och studeras på det sätt vi har gjort. Men överraskande nog har det visat sig att så inte är fallet. Därmed har vi kunnat studera bränslecellen under användning, säger forskningsledaren Björn Wickman som är docent vid institutionen för fysik på Chalmers.

Hans forskargrupp har kunnat utforska hur materialet i bränslecellen bryts ned och exakt när och var nedbrytningen sker. Det ger värdefull information för att utveckla nya och förbättrade bränsleceller med längre livslängd.

– Från att man tidigare bara tittat på hur bränslecellen åldrats efter användning, har vi nu kunnat titta in i mitten av skeendet, säger doktoranden Linnéa Strandberg.

– Att kunna följa en viss partikel och ett specifikt område ger en mycket bättre förståelse för nedbrytningsprocesserna. Den kunskapen är ett viktigt steg på vägen för att utforma nya material för bränsleceller eller för att justera styrningen av bränslecellen.

Taggat som: bränsleceller, Chalmers, Forskning, vätgas