Arkiv / Teknik

PRIME 2016 – del 3 bränsleceller

Creative commons license

Martin Andersson (LU) har besökt PRIME 2016 [1]. Här följer hans bevakning med fokus på bränsleceller.

Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science – del 3 med fokus på bränsleceller

skrivet av Martin Andersson, Energivetenskaper, Lunds Universitet
Har besökt flera av ECS:s (Electrochemical Society) konferenser och genomgående är en hög kvalitet och en blandning av översiktspresentationer samt mer detaljerade vetenskapliga presentationer.
Eiki Ohira från japananska NEDO [2] talade om bränslecells- och vätgassatsningar i Japan och många siffror överensstämmer med vad som nyligen rapporterades i Magnus serie från Japan. Väljer att nämna, upprepade hänvisningar till klimatavtalet från Paris, OS2020 samt faktum att Japan i princip importerar all sin primärenergi. Mycket av utvecklingen i Japan består av samarbete mellan det allmänna och industrin. Även Honda [3] uppdaterade deltagarna på sin bränslecellsutveckling, extra intressant var de förväntade utmaningarna: (1) prestanda (storlek/vikt minskning), (2) kostnad (minskning av mängden platina samt kostnadsminskningar p.g.a. massproduktion), (3) hållbarhet/tillförlitlighet (minskad degradering) samt (4) internationell harmonisering. Noteras att Honda följer utbyggnaden av tankstationer och tänker sig att sälja sina bilar på de marknader där vätgas finns tillgängligt, d.v.s. (i fallande ordning): Japan, Tyskland, Kalifornien, Storbritannien, Frankrike och Skandinavien. Inte att förglömma är Hondas utvecklingssamarbete med GM med fokus på lanseringar efter 2020.
Även Sydkorea importerar en mycket stor andel av sin primärenergi. En intressant siffra är att 2015 var 171 MW stationära bränsleceller installerade och det finns planer på betydande ökning kommande år. Jämförbart med Japan är stora initiella satsningar på stationära bränsleceller och en kommande utveckling även mot fordonsinstallationer (läs Hyundai) [4].
Jürgen Stumper presenterade AFCC-auto [5], som är ett joint-venture mellan Daimler och Ford med ca 200 anställda baserad i British Columbia, och deras bränslecellsutveckling. Han betonade att bränslecellen är en mogen teknik och Fords och Daimlers bilar har rullat många miles drivna av bränsleceller. Kostnadsminskning förväntas ske genom minskning av platinainnehållet. Notera att utveckling i olika längdskalor (mikroskala, mesoskala och makroskala) förväntas leda till ett minskat platinainnehåll. Författaren blev överraskad över den stora andelen grundforskning som ingick i presentationen, samt även att synkotronkällor i USA och Kanada används i deras utvecklingsarbete. Intressant är att Mercedes planerar att lansera en kombinerad bränslecells- och plug-in-hybridbil under 2017, som den intresserade kan läsa mer här: [6] och [7].
Även GM [8] var aktiva och forskningsprojekt med delfinansiering från DOE och samarbete med flertalet amerikanska universitet presenterades, exempelvis forskning för att sänka platinamängden. Mer finns att läsa här: [9]
Författaren blev överraskad av den stora mängden presentationer som fokuserade på militära obemannade farkoster både för luft och för vatten. På US Naval reserach tänker man sig att bränslecellsdrivna UUVer ersätter nuvarande batteridrivna farkoster. Den största fördelen blir möjligheten för längre uppdrag (mer än 60 dagar nämndes som mål). En samarbetspartner är GM, och en stor fördel är att deras bränsleceller redan testats miljontals timmar. GMs nuvarande bränslecellssystem är på 93 kW, men de framtida mindre systemen som utvecklas av GM i samarbete med Honda är tänkbara för denna typ av system. Även hybridtänk (med batterier) kan jämföras med system för personbilar. [10]
Även DLR (Tyskland) har utvecklat ett bränslecellssystem för flyg, exempelvis i EU-projektet HY4, där ett flygplan med fyra säten utvecklas. DLRs utveckling visar att hybridiserade system (bränsleceller och batterier) är lämpliga. Notera dock att det reducerade trycket p.g.a. höjden minskar effekten hos bränslecellen. Den första flygningen i HY4 var den 29e september 2016, med ett system på 80 kW [11]. Mer information om HY4 hittas här: [12]
Nuvarande bränslestandarder för vätgas (ISO 14687-2 & SAE J2719) är problematiska för bränslecellens livslängd, särskilt när platinamängden minskas ytterligare. Det pågår arbete hos exempelvis Los Alamos (US National Lab) med att definiera nya standarder som där bränslet tillåts innehålla mindre föroreningar [13]
Referenser
[1] Konferenshemsida
[2] Eiki Ohira, NEDO, Japan’s Policy and Activity on Hydrogen Energy, presentation PRIME 2016
[3] Takashi Moriya, Honda, Honda Fuelcell Vehicle Development and Toward the Hydrogen Society, presentation PRIME 2016
[4] Won-Young Lee, Korea Institute of Energy Research, Recent Trend in New and Renewable Energy Generation in Korea and KIER’s R&D Activities, presentation PRIME 2016
[5] Jürgen Stumper, AFCC-auto, Doing More with Less: Challenges for Catalyst Layer Design, presentation PRIME 2016
[6] länk
[7] länk
[8] Anusorn Kongkanand, GM, Electrochemical Diagnostics and Modeling in Developing the PEMFC Cathode, presentation PRIME 2016
[9] The Priority and Challenge of High-Power Performance of Low-Platinum Proton-Exchange Membrane Fuel Cells, Anusorn Kongkanand, Mark F. Mathias, J. Phys. Chem. Lett., 2016, 7 (7), pp 1127–1137 DOI: 10.1021/acs.jpclett.6b00216
[10] K. Swider-Lyons, US Naval research, Hydrogen Fuel Cells for Unmanned Undersea Vehicle Propulsion, presentation PRIME 2016
[11] Steffen Flade, DLR, Air Breathing PEM Fuel Cells in Aviation, presentation PRIME 2016
[12] Hy4
[13] T. Rockward, Los Alamos, The Impact of Fuel Impurities on Pemfcs Using a Hydrogen Fuel Re-Circulation System, presentation PRIME 2016