Vacuümfiltratie speelt een cruciale rol in verschillende industriële processen waaronder die met betrekking tot brandstofcellen. Brandstofcellen zijn apparaten die chemische energie rechtstreeks omzetten in elektrische energie door middel van elektrochemische reacties. Ze bestaan doorgaans uit een elektrolyt en twee elektroden waarbij de brandstof aan de anode wordt geoxideerd en het oxidatiemiddel (vaak zuurstof uit de lucht) aan de kathode wordt gereduceerd.

How does a fuel cell filter function within a fuel cell system? 

Verwijdering van verontreinigingen

Brandstofcellen zijn gevoelig voor onzuiverheden en verontreinigingen in de brandstof- en oxidatiestromen.
Zelfs sporen van deeltjes, katalysatorgif of andere onzuiverheden kunnen schadelijke gevolgen hebben voor de prestaties en levensduur van de brandstofcel.
Vacuümfiltratie is een effectieve methode voor het verwijderen van fijne deeltjes en verontreinigingen uit de brandstof en oxidanten waardoor een schonere en zuiverdere stroom wordt verkregen.

 

Elektrode bescherming

De elektroden in een brandstofcel bevatten vaak edelmetaal katalysatoren zoals platina.Verontreinigingen kunnen deze katalysatoren deactiveren waardoor ze minder effectief worden en de algehele efficiëntie van de brandstofcel afneemt.
Vacuümfiltratie helpt de elektroden te beschermen door deeltjes en onzuiverheden te verwijderen die de katalytische activiteit van de elektrodeoppervlakken in gevaar zouden kunnen brengen. 

Langere levensduur 

Het handhaven van een schone en zuivere omgeving in de brandstofcel draagt bij aan de betrouwbaarheid en prestaties op lange termijn. Vacuümfiltratie helpt voorkomen dat zich verontreinigingen ophopen die de onderdelen van de brandstofcel na verloop van tijd kunnen aantasten.

 

Verbeterde efficiëntie

Schone brandstof- en oxidatiestromen resulteren in verbeterde elektrochemische reacties in de brandstofcel. Dit kan leiden tot een hogere energieomzettingsefficiëntie, een beter vermogen en algehele betere prestaties.

 

Prevention of Gas Diffusion Layer (GDL) Clogging 

Brandstofcellen maken vaak gebruik van een gasdiffusielaag om de stroom van reactanten naar de elektroden te vergemakkelijken.Verstopping van de GDL door deeltjes of onzuiverheden kan de beweging van gassen belemmeren, wat leidt tot verminderde prestaties.Vacuümfiltratie helpt de ophoping van deeltjes in de GDL te voorkomen waardoor een soepele en onbelemmerde stroom van reactanten wordt gegarandeerd.

 

Vacuümfiltratie is essentieel in brandstofcelsystemen om de zuiverheid van brandstof- en oxidatiestromen te garanderen, gevoelige componenten te beschermen, de efficiëntie te verbeteren en de levensduur van de brandstofcel te verlengen. Filtratie speelt een cruciale rol in het behouden van de netheid en de integriteit van de brandstofcelomgeving wat bijdraagt aan optimale prestaties en betrouwbaarheid.

 

Veelgestelde vragen
Wat is een brandstofcel?

Een brandstofcel is een elektrochemisch apparaat dat chemische energie rechtstreeks omzet in elektrische energie door een reactie tussen brandstof en een oxidatiemiddel.
In tegenstelling tot traditionele verbrandingsmotoren verbranden brandstofcellen geen brandstof. In plaats daarvan wekken ze elektriciteit op via een elektrochemisch proces dat over het algemeen efficiënter is en minder vervuilende stoffen produceert.

 

De basisonderdelen van een brandstofcel zijn onder andere:

• Anode: De elektrode waar brandstof (meestal waterstof) wordt geoxideerd.
• Kathode: De elektrode waar een oxidatiemiddel (meestal zuurstof uit de lucht) wordt gereduceerd.
• Elektrolyt: Een stof die ionen tussen de anode en kathode laat bewegen. Het is meestal een protongeleidend materiaal.
  
• Elektrochemische reactie: De chemische reactie die plaatsvindt aan de anode en kathode en leidt tot de productie van elektrische energie.
• Protonen en elektronen: In de elektrochemische reactie bewegen protonen (waterstofionen) door de elektrolyt terwijl elektronen door een extern circuit stromen waardoor een elektrische stroom ontstaat.

Brandstofcellen zijn schone en efficiënte energiebronnen omdat ze elektriciteit produceren met lagere emissies vergeleken met conventionele verbrandingsprocessen. Waterstofbrandstofcellen zijn één van de meest voorkomende types maar er zijn ook brandstofcellen die andere brandstoffen gebruiken zoals aardgas of methanol. Ze hebben toepassingen in verschillende sectoren waaronder transport (brandstofcelvoertuigen), stationaire energieopwekking en draagbare apparaten.

 

 

Hoe werken waterstofbrandstofcellen? 

Waterstofbrandstofcellen wekken elektriciteit op via een elektrochemische reactie tussen waterstof en zuurstof. Het basisprincipe achter de werking van een waterstofbrandstofcel omvat de volgende stappen:

 

• Waterstof als brandstof: Waterstofgas (H2) wordt aangevoerd aan de anode (negatieve elektrode) van de brandstofcel.
• Electrolyte: Fuel cells have an electrolyte, which is typically a polymer membrane. The electrolyte allows protons (H+ ions) to pass through it while blocking the passage of electrons. 
• Elektrochemische reactie aan de anode: Aan de anode wordt waterstofgas gesplitst in protonen en elektronen door middel van een proces dat elektrolyse wordt genoemd.
• Elektronenstroom: De elektronen kunnen niet door de elektrolyt stromen. In plaats daarvan worden ze gedwongen om door een extern circuit te bewegen waardoor een elektrische stroom wordt opgewekt die kan worden gebruikt om arbeid te verrichten zoals het aandrijven van een elektromotor.
  
• Elektrochemische reactie aan de kathode: Ondertussen combineert zuurstof uit de lucht aan de kathode (positieve elektrode) met protonen en elektronen om water te vormen.
• Waterproductie: Het bijproduct van deze elektrochemische reactie is water (H2O) dat meestal vrijkomt als waterdamp. Dit maakt brandstofcellen op waterstof tot een schone energiebron omdat de enige directe uitstoot water is.
  
• Algemene reactie: De algemene reactie voor een waterstofbrandstofcel is de combinatie van de anode- en kathodereacties

De efficiëntie van waterstofbrandstofcellen kan hoog zijn en ze bieden het voordeel dat ze elektriciteit produceren zonder de verbranding van fossiele brandstoffen wat resulteert in nuluitstoot van vervuilende stoffen wanneer zuivere waterstof wordt gebruikt.
Uitdagingen zijn echter meer de productie, opslag en het transport van waterstof en de kosten van brandstofceltechnologie.
Er zijn onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen gaande om deze uitdagingen aan te pakken en waterstofbrandstofcellen levensvatbaarder te maken voor wijdverspreid gebruik in verschillende toepassingen.

  

Neem contact met ons of lees onze blog voor meer informatie over oplossingen voor kathode luchtfiltratie voor brandstofcellen.