Voor het eerst kunnen commerciële brandstofcellen met
puur platina katalysatoren elektriciteit produceren uit biomassa. Ir. Paul
Wingelaar heeft voor zijn promotieonderzoek een goedkope en relatief eenvoudige
manier ontwikkeld om deze brandstofcellen, die geschikt zijn voor auto’s, te
laten werken op waterstof dat uit biomassa is verkregen.
De brandstofcel is een zeer efficiënt en milieuvriendelijk apparaat om elektriciteit te produceren uit waterstof. Toegepast in auto’s komt er als afvalproduct alleen water uit de uitlaat. Tot op heden kunnen deze brandstofcellen nog niet met waterstof uit biomassa (bijvoorbeeld houtsnippers) werken, omdat dit gas nog teveel verontreiniging bevat.
Het koolmonoxide (CO), dat bij de productie van waterstof uit biomassa vrijkomt, maakt zelfs bij de kleinste concentraties de platina katalysator in commerciële brandstofcellen onbruikbaar. Zelfs na een aantal dure reinigingsstappen bevat waterstofgas uit biomassa nog 30 ppm (parts per million) CO, waardoor het vermogen van de brandstofcel na 1 minuut met meer dan 15% afneemt.
Platina katalysator
Wingelaar heeft een techniek ontwikkeld om zonder veel kosten of energieverlies de koolmonoxide uit het waterstofgas te verwijderen. Door een korte omkering van de elektrische spanning op de brandstofcel kan het koolmonoxide met het aanwezige water reageren tot CO2, waardoor de platina katalysator weer schoon wordt. De efficiëntie van de brandstofcel met regeneratiemechanisme is slechts 2% lager dan dezelfde brandstofcel werkend op zuiver waterstof.
Verrassend
Een belangrijk inzicht uit Wingelaar´s onderzoek is dat de verschillende cellen waaruit een complete brandstofceleenheid bestaat, allemaal anders reageren op de toevoeging van waterstof en zuurstof, en op de omkering van de spanning. Dit is verrassend, omdat tot nu toe door de ontwikkelaars van brandstofcellen werd aangenomen dat elke cel identiek functioneert. Deze vondst van Wingelaar kan tot nieuwe onderzoeksactiviteiten leiden die de bestaande brandstofcellen nog verder verbeteren.
Rendabel
Op basis van literatuuronderzoek toont Wingelaar aan dat mogelijk al vanaf 2015 de brandstofcel als een rendabele vervanging van de verbrandingsmotor in auto’s kan dienen. Als daarbij de waterstof op een CO2-neutrale manier wordt gegenereerd, bijvoorbeeld door waterstof uit biomassa te winnen, dan draagt een commerciële invoering bij aan een beter milieu. Aan Wingelaar zal het niet liggen, zijn bevindingen zijn algemeen gepubliceerd en zijn daarmee niet afgeschermd door patenten.
Wingelaar verdedigt woensdag 29 augustus zijn proefschrift aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e).