Højtemperaturbrændselsceller og elektrolyse
Fremtidens energisystemer baserer sig på vedvarende kilder som sol og vind. Her spiller brændselsceller og elektrolyse en afgørende rolle. Men hvad er brændselsceller og elektrolyse, hvordan fungerer de, og hvilke fordele og udfordringer er der forbundet med teknologien? Det ser vi nærmere på i denne øvelse.
Hvad går øvelsen ud på?
Vi er midt i en tid, hvor energisystemer i hele verden stilles om fra traditionelle teknologier baserede på fossile brændstoffer til nye, der bygger på vedvarende energikilder.
Men, når vinden ikke blæser, eller solen ikke skinner, skal vi også kunne producere strøm effektivt. Her kan SOFC brændselsceller være en løsning. Til gengæld blæser det til tider mere, end vi lige har brug for. I de tilfælde er elektrolyse (SOEC) en effektiv måde at lagre elektriciteten på til senere brug.
I øvelsen gennemgår vi princippet og opbygningen af SOFC og SOEC. Vi ser på, hvilke egenskaber de skal opfylde for at kunne fungere optimalt, og hvilke mulige brændstoffer, der er afledte fossile eller vedvarende kilder. Vi diskuterer virkningsgrader og mulige anvendelsesområder. Hvad findes der allerede på markedet? Hvad er udfordringerne?
Hvordan foregår øvelsen?
Under øvelsen vil vi afprøve en lille SOFC-stak, der kombinerer enkelte SOFC-celler. Vi måler på stakkens ydeevne, som udtrykkes gennem parametrene:
- relation mellem strømstyrke og spænding
- modstand
- virkningsgrad
Under eksperimentet varierer vi betingelserne for at finde ud af, hvordan ydeevnen afhænger af dem.
Hvilke faciliteter kommer du til at bruge?
DTU Energi elektrokemisk målelab med avanceret udstyr til at afprøve højtemperaturbrændsels- og elektrolyseceller og -stakke.
Tilmeldingen til SRP-øvelser åbner
Vinkel 1:
SOFCs/SOECs rolle i fremtidige energisystemer
I fremtiden vil el-produktion komme mere og mere fra (fluktuerende) vedvarende kilder som vind og sol. Produktion og forbrugsmønster stemmer ikke altid overens. Det gør det nødvendigt at producere strøm også med andre teknologier, der er effektive og kan bruge bæredygtige kilder, og at lagre strøm til senere brug. Øvelsen belyser muligheder, og hvor vi er henne med udviklingen i dag.
Vinkel 2:
Hvad er en SOFC og en SOEC?
Øvelsen gennemgår princippet og opbygning (materialer) af SOFC/SOEC, og hvilke egenskaber de skal opfylde for at kunne fungere optimalt, inklusive mulige brændstoffer der er afledt fossile eller vedvarende kilder. Virkningsgrader og mulige anvendelsesområder diskuteres. Hvad findes der allerede på markedet? Hvad er udfordringerne?
Dagen begynder med en introduktion til fremtidens mulige energisystemer, introduktion til SOFC/SOEC inklusive opsamling af viden fra litteraturen, og hvilke aktiviteter der foregår på DTU Energi.
Vi kører forsøg på en SOFC-stak:
- Gennemgang af vejledning
- Opstart
- Måling af spænding/strøm
- Test med diverse elektriske forbrugere
- Nedkørsel
- Evaluering af forsøget og resultaterne
Dagen slutter med en rundvisning på vores testfaciliteter og perspektivering.
Data fra måling af en SOFC-stak.
Forslag til litteratur, du kan bruge i din opgave og som baggrund for øvelsen:
- Introduction to fuel cells and electrolysis
- Nanoteknologiske Horisonter, kapitel 5. Fremtidens energiforsyning
NB: Når du har tilmeldt dig, vil du få besked, hvis der er litteratur, du skal læse som forberedelse til øvelsen.
Relevante gymnasiefag
- Fysik: Strøm, spænding, virkningsgrad, modstand, elektriske forbrugere.
- Kemi: Materialer i SOFC-SOEC
- Samfundsfag: Fremtidens energisystemer, klimaudfordringer, grøn omstilling
- Teknologi: Teknologier, der er effektive og kan bruge bæredygtige energikilder til strømproduktion, og til at lagre strøm til senere brug
Faglige nøgleord
- Kima
- Brændselsceller
- Elektrolyse
