O l e T r i n h a m m e r - Fysik

kun ne lede den elektriske strøm i form af ioner
(det lig ger i navnet elektrolyt). Elektrolytten
er uigennemtrængelig for gas og elektroner og
kan bestå af forskelligt materiale, afhængigt af
hvilken type brændselscelle, der er tale om. Typerne
er beskrevet på hjemmesiden. Her betragter
vi PEM-celler. PEM står for polymer elec -
tro lyte membrane. Ordet membran hentyder blot
til, at der er tale om et (tyndt) lag som kun tillader
passage af visse dele (ioner) mens andre dele
(elektroner og gasser) holdes adskilt.
Elektrodeprocesserne
for en PEM-celle
Som­det­fremgår­af­figur­14b,­sendes­brint­indved
den ene elektrode (den kaldes anoden). Her
vil­brinten­aflevere­en­elektron­pr.­atom­til­elektroden,
og brintkernerne (H + -ionerne, protoner)
vil vandre ud i elektrolytten
2 H → 4 H + 4 e
Anode (2)
Elektronerne løber gennem det ydre elektriske
kredsløb over til den anden elektrode (den kal des
katoden). I cellens anden halvdel sendes iltmolekyler
ind. De kan reagere med brintkernerne under
optagelse af 2 elektroner pr. iltatom. Ved
den ne delreaktion dannes vand
+
O + 4 H + 4 e 2 H O
2
2
+ -
- →
Hvis man lægger de to reaktioner i cellen sammen,
(2) og (3), bliver den samlede reaktion den
velkendte, som kaldes bruttoreaktionen:
2 H + O → 2 H O + energi
2 2 2
Elektronerne, der optages af ilten ved katoden,
leveres fra anoden gennem det ydre elektriske
kredsløb. Den elektriske strøm i kredsløbet bæres
altså af elektroner i det ydre kredsløb og af ioner
i det indre af cellen.
Reaktionen mellem brint og ilt til vand er i sidste
ende blot en udveksling af elektroner. Det smarte
ved brændselscellen er nu, at man “tvinger” brint
og ilt til at udveksle elektroner gennem det ydre
kredsløb, hvor man kan indsætte sit apparat. Så
kan det udnytte, at elektronerne har højere ener-
2
Katode (3)
Brutto (4)
Figur 15
En brændselscelle forsynes
med brint fra en urinpose,
og cellen trækker
en lille motor.
Bogen leverer et passende
gastryk. En almindelig
plasticpose er ikke
tæt nok til at holde på
brinten.
gi, når de frigives af brinten, end når de optages
af ilten. I stedet for at få energien ud som varme,
som ved forbrænding, kan det meste af den tappes
som elektrisk energi.
Kontrolleret forbrænding
Ved normalt tryk og temperatur kan de to gasser,
brint og ilt, udmærket eksistere side om side,
men hvis en blanding af de to i forholdet 2:1
antændes, forløber reaktionen overordentligt
kraftigt - det er ikke for ingenting, at blandingen
kaldes knaldgas. Når reaktionen mellem brint
og ilt forløber frit, frigøres al energien i form
af varme - og det er en proces, der er meget
svær at kontrollere, når den først er sat i gang.
Fidusen ved brændselsceller er også, at de to gasser
holdes adskilt. Derved risikerer man ikke, at
det hele pludselig løber løbsk for én. Men vigtigere
er det nok, at processen i praksis foregår
som to adskilte delprocesser. Derved kan man
tappe energien direkte fra systemet i form af
elektrisk strøm i stedet for at skulle omvejen med
først at lave varme og dernæst omsætte denne til
arbejde i en generator.
Effektiviteten af cellen, nyttevirkningen eller den
totale virknings grad, som den også kaldes, er
defineret­som­forholdet­mellem­den­elektriskeenergi,
man får ud af cellen og den varme, man
15