SOFC

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk

SOFC er en forkortelse for solid-oxide fuel cell, oversettes best med fast oksid brenselcelle. Dette er en viktig type brenselcelleteknologi som kjennetegnes av operasjonstemperatur opp mot 1000°C. En SOFC er fleksibel med hensyn til brensel, den kan drives på både ren hydrogen, naturgass, gassifisert biomasse eller andre fossile brensler. Det er fordelaktig for å oppnå høy virkningsgrad på brenselet når hydrogen likevel er laget fra naturgass.

Materialer[rediger | rediger kilde]

En SOFC kalles ofte for en keramisk brenselcelle, dette fordi den består av i hovedsak keramiske materiale. Sentralt er den såkalte elektrolytten. Dette er et materiale som kun leder oksygen ioner, men ikke elektroner (elektrisitet). Typiske materialer er zirkoniumoksid og ceriumoksid. Disse må i tillegg dopes med yttrium eller gadolinium for å få den ønskede effekten. I tillegg må temperaturen heves til mellom 600 og 1000°C for at ledningsevnen skal bli bra nok.

De kjemiske reaksjonene med oksygen og brenselet skjer på elektrodene, på hver side av elektrolyttmembranen. Disse er utstyrt med hver sin katalysator egnet for henholdsvis oksygen og hydrogen eller karbonmonoksid. En nikkelkatalysator på anoden oksiderer brenselet mens en keramisk katalysator på katoden reduserer oksygenet. Vanlige katalysatorer på katoden er Lantanstrontiummanganitt (lantan + strontium + mangan) og Lantanstrontiumferrat (lantan + strontium + jern). Små katalysatorpartikler og tynne elektrolyttmembraner er nødvendig for å lage brenselceller med høy effektivitet.

En brenselcellestack består av mange enkeltceller koblet i serie. Hver celle bidrar med ca. 0.7 volt og den totale spenningen blir summen av spenningene over alle cellene. Cellene er koblet sammen med såkalte koblingselement. Disse har motsatte egenskaper av elektrolytten, dvs. de leder strøm, men ikke oksygen ioner. Koblingselementene lages både av keramer og av ferritisk stål. Koblingselementene lages med kanaler for å distribuere brensel til anoden og luft til katoden. Mye av utfordringene for teknologien ligger i å de forskjellige materialene til å fungere sammen på de riktige temperaturene, og ennå er det flere materialproblemer som må løses før SOFC-brenselceller blir kommersielt tilgjengelig.

Miljøvennlig SOFC teknologi[rediger | rediger kilde]

Den viktigste motivasjonen for å utvikle høytemperatur brenselcelleteknologi er en betydelig miljøgevinst. Strømgeneratorer og kraftverk basert på SOFC kan oppnå høy virkningsgrad, selv på små anlegg. Strøm til for eksempel en boligblokk kan produseres lokalt fra naturgass, der spillvarmen kan brukes til vannbåren varme, noe som kan gi over 80% virkningsgrad på brenselet. Mindre SOFC kraftverk egner seg også ypperlig for strømproduksjon fra Biomasse i moderat befolkede distrikter med mye skog og landbruksvirksomhet. I mer avanserte anlegg kan varmen fra brenselcellene brukes til CO2-rensing, noe som hindrer energitapet med dagens renseteknologi og reduserer kostnadene betraktelig.