You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
18<br />
Virkningsgrad [ % ]<br />
Det har fx vist sig at have størst virkning at<br />
køle den elektrode, hvor der ikke udvikles vand.<br />
Da Kyndby elværk lavede forsøg med kommercielle<br />
celler (dvs. celler, der handles frit på<br />
markedet) måtte de ikke åbne dem. Vi kender<br />
kun RISØ-Topsøe’s teknik i nogen detalje.<br />
Indre modstand<br />
Figur 19 viser et sæt målinger på en PEM-celle.<br />
Man ser at spændingen ved små belastninger<br />
falder stærkt med øget belastning (øget strømstyrke).Derefterfladerspændingskurvenud,såpolspændingen,<br />
dvs. spændingen over cellens<br />
poler, falder langsommere ved større belastning.<br />
For praktiske anvendelser må vi have en strøm<br />
af en vis størrelse, og her kan vi beskrive cellens<br />
opførsel ved en lineær model. Vi indlæg ger en<br />
ret linie, der beskriver tenden sen i spændingsfaldet<br />
uden at tage hensyn til det første stejle<br />
stykke af kurven. Vi kan så beskrive cellens opførsel<br />
ved en lineær model for polspændingen<br />
U:<br />
Spænding [ V ]<br />
U = U − R ⋅ I<br />
0 i<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0,0<br />
Temperatur [ °C ]<br />
Cellens spænding [ V ]<br />
Cellens effektivitet η [ 1 = 100% ]<br />
Effekt [ W ]<br />
Figur 18<br />
Den maksimale virk ningsgrad<br />
af en brænd selscelle<br />
til brint aftager med voksende<br />
tempera tur (Gibbsvirknings<br />
grad, blå kurve).<br />
Den maksimale virkningsgrad<br />
af et traditionelt<br />
kraft værk vokser med<br />
temperaturen (Carnotvirk<br />
ningsgrad, rød kurve).<br />
De to virkningsgrader uddybes<br />
på hjemmesiden.<br />
Kombineres en brændsels<br />
cel le med en gas turbine,<br />
der udnytter varme<br />
og tryk i udstød ningsgasserne,<br />
kan det i nogle<br />
tilfælde betale sig at køre<br />
cellen ved højere temperatur,<br />
selv om Gibbsvirknings<br />
graden her er<br />
lavere, se figur 23b.<br />
Figur19 a, b<br />
a) tv. Målinger på 1 cm 2<br />
brænd selscelle ved forskellige<br />
belastninger<br />
(IRD, Svendborg). Grafen<br />
for spændingen kan opfattes<br />
som sammensat af<br />
to linie stykker med hver<br />
sin hældning.<br />
b) th. Diagram, der kan<br />
bruges som model for<br />
cellens opførsel ved middelstor<br />
belastning.<br />
0,00<br />
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4<br />
Strømstyrke [ A ]<br />
(9)<br />
0,70<br />
0,56<br />
0,42<br />
0,28<br />
0,14<br />
Effekt [ W ]<br />
hvor I er strømstyrken. U 0 er hvilespændin gen,<br />
dvs. liniens skæring med y-aksen, der hvor<br />
I = 0 A og cellen “hviler”. Sammenlignes med<br />
lig nin gen for en ret linie, y = b + ax, kan R i<br />
fortolkes som den indre modstand i elektrolytten<br />
ogfindesudfralinienshældning.<br />
Vedhjælpafdenstipledelinjeifigur19abestemmer<br />
vi hæld ningen på den sorte linie til<br />
(0,47 V - 0,83 V) / 1,4 A = – 0,26 V/A, dvs.<br />
R i = 0,26 Ω. Den indre modstand i cellen er<br />
cirka 0,3 ohm ved middelstor belastning.<br />
Ved U=0Vfindervicellensmaksimale strømstyrke,<br />
nemlig I max = U 0 / R i . Her ville liniens<br />
tænkte forlængelse til højre skære x-aksen. Vi<br />
får I max = 0,83 V / 0,26 Ω = 3,2 A, som er den<br />
maksimale strømstyrke, denne celle kan levere.<br />
HJÆLPEBRIK<br />
Sammenlign formlen U = U − R ⋅ I<br />
0 i<br />
med formlen y = b + ax. Her svarer y til<br />
polspændingen U, mens x svarer til strømstyrken<br />
I. Konstanten b svarer til skærin<br />
gen U0 med yaksen og konstanten a<br />
sva rer til hældningen Ri .<br />
Skæringen Imax med x-aksen findes ved at<br />
sætte y = 0 og løse for x, dvs.<br />
0 = U − R ⋅ I<br />
R ⋅ I = U<br />
-<br />
I<br />
0 i<br />
i max 0<br />
max<br />
U0<br />
=<br />
R<br />
i<br />
U 0<br />
max<br />
⇔<br />
⇔<br />
Ri<br />
- R i · I<br />
U +