Een schema van de biomassazonnebrandstofcel.
Het begint allemaal een beetje op elkaar te lijken. Onlangs stond hier een bericht over een batterij die op stijfsel (suiker) loopt. Nu komt er, ook uit Amerika en ook van onderzoekers met Chinese namen, het nieuws dat er een brandstofcel is ontwikkeld die op biomassa loopt. Om het allemaal nog wat ingewikkelder te maken wordt daarbij nog de hulp van de zon ingeroepen. De aan het instituut voor technologie van Georgia (VS) ontwikkelde brandstofcel ‘eet’ van alles. Ook stijfsel. De brandstofcellen zouden, uiteindelijk, een energieopbrengst kunnen geven die vergelijkbaar is met methanolbrandstofcellen.
“We hebben een nieuwe methode ontwikkeld die biomassa gebruikt bij kamertemperatuur, terwijl de soort biomassa nauwelijks aan grenzen gebonden is”, zegt onderzoeker Yulin Deng. “Dat alles zonder dat het materiaal eerst behandeld moet worden.” Deng ziet dit type brandstofcel op de eerste plaats dan ook van toepassing in ontwikkelingslanden, maar ook grotere installaties in ontwikkelder landen zouden tot de gebruiksmogelijkheden horen.
Organische verbindingen zijn natuurlijk al van oudsher gebruikt als brandstoffen. Om de in die verbindingen opgeslagen energie in een brandstofcel te kunnen gebruiken moeten de verbindingen worden afgebroken, maar dat is met een gewone katalysator niet goed mogelijk. Je zou micro-organismen dat werk kunnen laten doen. Dat is een elegant edoch gebrekkig systeem. Dat losten de onderzoekers op door een andere energiebron te gebruiken om de afbraakreacties in gang te zetten (en te houden). De biomassa wordt gemalen en gemengd met de katalysator polyoxometalaat (POM) en vervolgens in oplossing/suspensie gebracht en, letterlijk, in het zonnetje gezet. POM fungeert als oxidator en als ladingdrager. Onder invloed van warmte en licht oxideert (‘verbrandt’) POM de biomassa. Bij de redoxreacties komen elektronen vrij, die op een listige manier leiden tot een spanningsverschil. Resultaat: stroom. Uiteindelijk blijft er van de biomassa dus, net als bij een echte verbranding, kooldioxide en water over. En elektriciteit “Als je de biomassa en de katalysator mengt bij kamertemperatuur, gebeurt er niks, maar wel als je dat mengsel blootstelt aan warmte en licht. POM zorgt er voor dat de biomassa zich verbindt met zuurstof.”
De biomassazonnebrandstofcel, laten we hem voor een keer maar zo noemen, zou biomassa met behulp van de zon effectief omzetten in elektrische energie en dat in één proces zonder dat er dure materialen nodig zijn als katalysatoren. De geproduceerde cel draaide 20 uur, hetgeen er op zou wijzen dat POM zonder verdere behandeling bruikbaar blijft. De maximale vermogensdichtheid bedraagt 0,72 mW per vierkante centimeter (elektrodeoppervlak, neem ik aan), ongeveer 100 keer beter dan een biomassabrandstofcel waarbij microorganismen het ‘katalytische werk’ doen. Deng denkt dat de opbrengst nog wel met een factor vijf tot tien kan worden verbeterd. “Ik denk dat deze brandstofcellen een energieopbrengst kunnen hebben in de orde van methanolbrandstofcellen in de toekomst.”
Bron: Eurekalert