Bränslecellen

Det är den 16 juli 1969. Rymdfarkosten Apollo 11 lyfter. Den har en lång resa framför sig, när den färdas genom rymden mot månen. För denna resa kommer rymdfarkosten att behöva mycket elektrisk energi för att driva alla kontrollpaneler och enheter ombord. Men var kommer denna elektriska energi ifrån?

Från dessa speciella enheter som producerar el – bränslecellerna. En bränslecell omvandlar den kemiska energin i ett bränsle till elektrisk energi, som sedan kan användas för att driva elektriska apparater. Det är en typ av elektrokemisk cell. Låt oss se hur det fungerar. Mitt i en bränslecell finns det en lösning genom vilken joner kan röra sig – en elektrolyt.

Elektrolyten är inklämd mellan två elektroder. En elektrod är en negativ anod, och den andra är en positiv katod. De två elektroderna är förbundna med en tråd. Bränslet – oftast väte – tillförs den negativa anoden. En kemisk reaktion sker i anoden: väteatomer delas upp i vätejoner och elektroner.

Vätejonerna rör sig sedan genom elektrolyten till katoden. Elektroner rör sig också till katoden, men gör det genom den tråd som förbinder de två elektroderna. Detta skapar ett flöde av elektricitet. I katoden kombineras vätejonerna och elektronerna med syre som tillförs katoden. Denna reaktion producerar värme och vatten.

Denna typ av reaktion gör produktionen av el mycket effektiv. Vattnet som produceras kan också användas av astronauterna under rymdfärden. Det är därför bränslecellen var det perfekta sättet att generera elektricitet under Apollo-uppdragen! Men bränsleceller har också andra fördelar, som gör dem praktiska inom andra användningsområden. Ett sådant är i bilar.

Till skillnad från de fossila bränslen som används i bilars förbränningsmotorer, ger bränsleceller inga skadliga utsläpp. I elbilar producerar bränsleceller el mycket effektivt. Det innebär att de kan ha längre räckvidd än laddningsbara batterier. Men inte nog med det! Att fylla på bränsleceller tar kortare tid än att ladda ett batteri.

Bränsleceller förblir effektiva över tid och är inte lika skadliga att kassera i slutet av sin livscykel. Allt detta gör bränsleceller till ett bra alternativ till fossilt bränsle eller till elektriska batteridrivna bilar. Det finns dock några hinder att övervinna innan bränsleceller kan användas allmänt överallt. För det första är det dyrt att erhålla tillräckliga mängder väte. Det kräver också mycket energi, som för närvarande kommer mestadels från fossila bränslen.

Dessutom finns det vissa säkerhetsproblem, som t.ex. att väte är mycket brandfarligt. När väte blandas med luft, kan vätebränsle lätt antändas eller till och med explodera. Det finns bränsleceller som använder en annan typ av bränsle, men de kan vara ännu dyrare att producera, eller ha andra negativa effekter. Slutligen, för att bränsleceller ska kunna användas mer, behöver vissa justeringar av nuvarande system göras.

Till exempel skulle nya sorters bränslestationer behöva byggas istället för traditionella bensinstationer. Det finns ett ökande behov av effektiv elproduktion, samt miljövänligare lösningar inom transporter. Så många företag arbetar för närvarande med att utveckla tekniken och hitta nya tillämpningar för bränsleceller, som skulle kunna tillgodose dessa behov. Sedan 2021 körs tåg och bussar på vissa platser med hjälp av vätedrivna bränsleceller. Och flera experimentella projekt pågår, som att testa bränsleceller i flygplan eller inom industrin.

Bränslecellsteknik är inte längre bara för rymdresor. Kanske kommer tekniken snart att vara lätttillgänglig för alla, även här på jorden!