Denne artikel stammer fra det trykte Computerworlds arkiv. Artiklen blev publiceret den Computerworld d. 25. juni 2004.
energikilder: Både biler og bærbare computere vil bruge brændselsceller som drivmiddel i fremtiden. Så er det slut med forurenende benzin og tunge batterier, der kun holder i få timer.
I dag skal man være glad, hvis den bærbare pc har en batterilevetid på mere end fem timer. Man skal altså ikke regne med, at der er strøm nok
til en hel arbejdsdag, endsige en flyvetur over Atlanten. Den ringe batterilevetid er en evig kilde til frustrationer, for det er jo ikke altid, man har en stikkontakt i nærheden, når man er halvt igennem det vigtige dokument, og batteri-indikatoren begynder at blinke rødt. Mobiltelefonen har heller ikke den batterilevetid, man kunne ønske sig - hvem har ikke prøvet at løbe tør midt i en samtale.
Heldigvis er der håb forude. Producenter af computerudstyr arbejder hårdt på at nedbringe strømforbruget, og samtidig forskes der på livet løs for at udvikle nye strømkilder, der er langt mere effektive end de genopladelige lithium-ion batterier, der sidder i størstedelen af de bærbare og håndholdte computere i dag.
Der er især store forventninger til brændselsceller som afløser til batterier. I en brænd-
selscelle omdannes kemisk energi til elektricitet, og brændselsceller udgør en effektiv og miljøvenlig energiløsning, i hvert fald i det omfang, som produktionen af det nødvendige brændstof kan finde sted uden forurening. Og brændstoffet kan være noget så simpelt som træsprit.
I biler og busser
Brændselsceller er ikke nogen ny opfindelse, men det er først for nyligt, at teknologien er blevet så udviklet, at det er blevet realistisk med kommercielle produkter. I den mest simple brændselscelle omdannes brint til vand ved reaktion med luftens ilt, og vi skal ikke længere væk end til Malmø for at se brintdrevne bybusser. I Danmark er Ringkøbing Amt langt fremme med planer om at omlægge amtets energiforsyning og transportsektor, så mest muligt er baseret på brændselsceller, og generelt er vi godt med i Danmark, når det gælder forskning i brændselscelle-teknologi.
I de kommende år vil vi se meget mere til apparater drevet af brændselsceller, lige fra plæneklippere over personbiler og tog til brændselsceller som hjemmets energiforsyning.
Det er værd at bide mærke i, at brint ikke er en energikilde, men en energibærer. Rent miljømæssigt er brintdrevne enheder kun en fordel i det omfang, der bruges vedvarende energi til at fremstille brinten. Energien skal komme et sted fra, og her er det mest oplagt at bruge vandkraft, solenergi eller vindmøller, hvis brintproduktionen skal være bæredygtig. Alternativt kan man udvinde brændstoffet til brændselsceller fra energiafgrøder, der er CO2-neutrale, i hvert fald hvis man ser bort fra den mængde fossilt brændstof, der bruges i forbindelse med dyrkelsen af afgrøderne.
Det kan også lade sig gøre at fremstille brint på biologisk vis ved hjælp af særlige alger eller bakterier. Under særlige forhold spalter en bestemt grøn alge vand i bestanddelene ilt og brint, og det er også muligt at få andre mikroorganismer som bakterier til at producere brint - og de skal ikke fordres med andet end spildevand. Man kan således sagtens forestille sig bioreaktorer, hvor alger og/eller bakterier sørger for fremstillingen af brint.
Også til computere
Brændselsceller skal også levere strøm til alskens elektronisk udstyr, der bæres rundt på. Det være sig bærbare og håndholdte computere, mobiltelefoner, digitalkameraer eller MP3-afspillere. I alle tilfælde kunne man ønske sig en bedre energikilde end det tunge batteri, der ikke holder særlig længe.
På dette område er udfordringen at fremstille superkompakte brændselsceller med høj kapacitet og lav vægt, og prisen skal selvfølgelig også være i orden.
Det er først og fremmest de japanske elektronikgiganter, der kappes om at komme først med effektive brændselsceller til computerudstyr. Firmaer som Toshiba, NEC, Hitachi, Casio og Fujitsu er langt fremme med forskningen, men koreanske Samsung, en flok amerikanske firmaer og enkelte europæiske producenter er nu også godt med.
Træsprit er fremtidens batteri
Af praktiske grunde er det ikke brint, der benyttes som brændstof i de mindste brændselsceller. I stedet satses der primært på metanol, bedre kendt som træsprit. Mere præcist er der de største forventninger til brændselscelletypen Direct Methanol Fuel Cell (DMFC). Her opstår energien i en elektrokemisk reaktion, hvor metanol i en vandig opløsning blandes med luftens ilt og omdannes til kuldioxid og vand. Det er den energi, der er gemt i metanolets kemiske bindinger, der forvandles til elektrisk energi.
I de seneste år er der sket store fremskridt i DMFC-forskningen, og firmaerne har kappedes om at fremvise prototyper af computere og mobiltelefoner, der kører på brændselscelle i stedet for batteri. Det varer kun få år endnu, før teknologien er rede til at blive markedsført.
Sandt at sige har de første prototyper af brændselsceller til bærbare pc'er været ret klodsede og vejet omkring 900 gram, men udviklingen går stærkt, og cellerne bliver hele tiden mindre og mere effektive. En ny brændselscelle fra Casio vejer halvdelen af, hvad et almindeligt lithium-ion batteri vejer, og det kan levere fire gange så meget strøm.
Prototyperne virker
NEC har fremstillet små brændselsceller med mikroskopiske kulstof-nanorør som elektroder. Brugen af nanoteknologi betyder, at brændselscellens effektivitet forøges. Kapaciteten forventes at blive mindst ti gange så stor, som tilfældet er for de bedste lithium-baserede batterier.
Firmaer som Toshiba, Samsung og Fujitsu har demonstreret DMFC-brændselsceller, som forsynes med små beholdere, der rummer 5 eller 10 centiliter brændstof. Hver centiliter brændstof rummer nok strøm nok til en times drift af en bærbar pc.
Brugeren får løbende informationer om, hvor meget strøm der er tilbage på brændselscellen, så man ved, hvornår metanol-beholderen skal skiftes. En af de store fordele ved disse brændselsceller er netop, at det er nemt at hælde mere brændstof på, når cellen er løbet tør.
De mindre håndholdte enheder vil også få glæde af brændselscellerne. Casio har demonstreret en lighter-stor brændselscelle beregnet til digitalkameraer, og Hitachi har udviklet en brændselscelle, der er på størrelse med et walkman-batteri. Den er en centimeter i diameter og mellem fem og seks centimeter lang. I 2005 vil firmaet lancere en lommecomputer, der benytter brændselscellen som strømforsyning.
Selv om den traditionelle batteriteknologi også udvikler sig, er der ingen tvivl om, at brændselsceller vil udkonkurrere batteriet i mange elektroniske enheder, som skal fungere uden adgang til el-nettet. Og vi kommer kun til at vente et par år, før vi kan hælde træsprit på lommecomputeren.
Billedtekst:
Den bærbare pc med en brændselscelle fra NEC kan køre i fem timer på 30 centiliter metanol i en 10% opløsning. Cellen levere en spænding på 12 volt og en effekt på 14 watt i gennemsnit. Cylinderen benyttes kun i forbindelse med genopfyldning.
Billedtekst:
Sådan forestiller Toyota sig fremtidens personbil med brændselscelle. Konceptbilen Fine-N kan køre 500 kilometer på en brint-optankning, og hver hjul har sin egen elektromotor. Bilen har indbygget ansigtsgenkendelse, så den automatisk tilpasser sig førerens indstillingspræferencer og biltyven må gå forgæves.
