BRANDSTOFCEL ZET AARDGAS DIRECT OM IN ELEKTRICITEIT

Ingenieurs van Northwestern University in Illinois hebben een brandstofcel ontwikkeld waarin aardgas direct kan worden omgezet in elektriciteit. Dat gebeurt met een hogere efficiëntie dan bij gewone verbranding en zonder dat er schadelijke gassen als stikstofoxiden vrijkomen (Nature, 12 augustus 1999).

Tot nu toe lopen de meeste brandstofcellen op waterstof. Maar aangezien de opslag daarvan bijzonder lastig is, moet het waterstof in de cel worden gevormd uit koolwaterstoffen als aardgas (methaan). Dit vindt plaats aan het oppervlak van een elektrode die bestaat uit een keramisch dragermateriaal waarin zich speciale metalen bevinden. Zo wordt met behulp van nikkel het methaan omgezet in waterstof en koolmonoxide. Uit dit laatste wordt met behulp van stoom bij hoge temperatuur nog meer waterstof gevormd, waarna dit gebruikt wordt om elektriciteit op te wekken.

Toevoeging van stoom is ook nodig om neerslag van koolstof op de elektrode te voorkomen. Samen met de hoge temperaturen beperkt dit de levensduur en de efficiëntie van de elektrode. De onderzoekers kwamen daarom op het idee om naast nikkel ook het metaal cerium in de keramische drager op te nemen. Deze zou daardoor veel beter zuurstof kunnen opnemen en er ook meer van kunnen opslaan. Het vermoeden was dat dat de reactie tussen methaan en zuurstof zou bevorderen. Inderdaad bleek dat aan de elektrode het aardgas direct werd omgezet in kooldioxide en water, zonder dat eerst waterstof gevormd hoefde te worden. Ook stoom was niet langer nodig, omdat na honderd uur bedrijfstijd zelfs met een elektronenmicroscoop geen koolneerslag op de elektrode te bekennen viel.

Alle experimenten werden uitgevoerd aan een modelsysteem: een enkel keramisch schijfje waarop de actieve componenten in dunne laagjes waren aangebracht. Een probleem is het nikkel. Omdat bij de reactie nu eenmaal water (stoom) vrijkomt, wordt dat altijd enigszins aangetast. Om grootschalige toepassing mogelijk te maken moet hiervoor eerst nog een oplossing worden gevonden.

(Rob van den Berg)