Simpelt gitter øger effekten af brændselsceller med over 30 procent
TurbuGrid er navnet på et lille plastikgitter på ca. 16 x 16 cm, der kan øge effekten af en luftkølet brændselscellestak markant. AAU-forskeres forsøg viser en stigning i effektiviteten på mindst 33,5 procent, men det kan formentligt blive til endnu mere, hvis gitteret tilføjes helt nye brændselscellestakke. Årsagen er, at man med gitteret tilfører turbulens til den luft, der strømmer ind i kanalerne i stakken. Turbulensen har stor effekt på den varmeoverførsel, der sker i brændselscellerne, og det har stor betydning for, hvor stor strømtæthed, man kan opnå fra brændselscellerne.
- Vi vil gerne have brændselscellen til at operere ved ca. 50-60 grader, fordi reaktionen mellem ilt og hydrogen har de bedste betingelser ved den temperatur. Derfor har vi brug for en effektiv metode til at overføre den spildvarme, der opstår inde i brændselscellen, så cellen ikke bliver for varm, siger Torsten Berning, der er lektor på Institut for Energiteknik ved Aalborg Universitet.
Den luft, der trækkes gennem en brændselscellestak, strømmer laminart (det modsatte af turbulent). Men forskerne fra Aalborg Universitet har nu fundet ud af, at man ved at tilføre kunstig turbulens til luftstrømmen ved brug af det lille plastikgitter kan øge varmeoverførslen til luften og dermed sikre en øget effektivitet, fordi brændselscellen ikke bliver for varm.
At tilføre kunstig turbulens til luftstrømningen er en radikal ændring i tilgangen til at få en brændselscellestak til at yde mere. Det skyldes, at fokus på at opnå en højere effektivitet tidligere har kredset om at undgå trykfald og ikke på at effektivisere varmeoverførslen.
- Tidligere har forskere og industrien haft som mål, at skabe en luftstrømning, der var så laminar som overhovedet muligt. Men vores forskning viser, at det handler meget mere om at sikre en effektiv varmeoverførsel, og den kan man opnå ved at tilføre turbulens, siger Torsten Berning.
Jo mere strøm desto mere varme
Jo mere strøm, der trækkes ud af en brændselscellestak, jo varmere bliver stakken. Derfor er det vigtigt at opnå en bedre kontrol over temperaturen inde i cellerne. Med luft, der strømmer laminart, er varmeoverførslen temmelig ringe, og det sætter en begrænsning for, hvor meget strøm, der kan trækkes ud af brændselscellestakken.
- Hvis vi ikke er gode til at kontrollere varmeoverførslen, bliver stakken hurtigt for varm, og vi kan ikke trække så meget strøm ud, som der reelt er potentiale for. Men ved at tilføre turbulensen ser vi markante resultater i forhold til at sikre en effektiv varmeoverførsel til luften – og dermed også en markant stigning i brændselscellens effektiviteten, fortæller Torsten Berning.
Alt indeni en brændselscelle er så småt, er det svært at udregne og måle temperaturen præcist. Derfor har Torsten Berning og hans forskerkolleger benyttet computermodeller i kombination med fysiske eksperimenter. Og resultaterne fra både i modellerne og virkeligheden har været klare: En markant øget effektivitet, når gitteret tilføjes.
Øget levetid for gamle brændselsceller
De luftkølede brændselsceller bliver i dag brugt i blandt andet nødstrømsanlæg til IT og telecom-industrien og til mindre droner. Brændselscellerne holder typisk i 5-6 år afhængigt af, hvordan de er blevet driftet, men ved at tilføje gitteret til en brændselscellestak, vil det være muligt at forlænge levetiden, fordi temperaturen i cellerne er kontrolleret på en mere hensigtsmæssig måde. En luftkølet brændselscellestak koster mindst 1000 $/kW, så udover at bruge gitteret på nye stakke, kan det også være en god forretning at tilføje det til dem, der allerede er i drift.
Aalborg Universitet og Torsten Berning har søgt om patent på opfindelsen og søger nu industrielle partnere, der er interesseret i et fremtidigt samarbejde. Blandt andet bliver opfindelsen vist frem på Danish IP Fair den 29. maj, hvor de bedste opfindelser fra alle danske forskningsinstitutioner bliver udstillet i et samlet event.
Projektet bag opfindelsen TurbuGrid er støttet af EUDP.
Nøgleord
Kontakter
Torsten Berning, lektor på Institut for Energiteknik, 9940 9261, tbe@et.aau.dk
Sanne Holm Nielsen, pressekontakt, AAU, 9940 3517, shn@adm.aau.dk
Billeder
Vedhæftede filer
Information om Aalborg Universitet
Følg pressemeddelelser fra Aalborg Universitet
Skriv dig op her, og modtag pressemeddelelser på e-mail. Indtast din e-mail, klik på abonner, og følg instruktionerne i den udsendte e-mail.
Flere pressemeddelelser fra Aalborg Universitet
PRESSEINVITATION: H.M. Dronning Mary deltager i Aalborg Universitets 50-års jubilæumsfest25.3.2024 08:53:17 CET | Pressemeddelelse
I år er det 50 år siden, at Aalborg Universitet blev etableret i Nordjylland. Det bliver fejret fredag den 19. april med deltagelse af H.M. Dronning Mary
Internationale studerende søger talstærkt mod ny business-uddannelse på Aalborg Universitet15.3.2024 16:53:46 CET | Pressemeddelelse
En ny international bacheloruddannelse i erhvervsøkonomi på Aalborg Universitet (AAU) har ramt plet. Det viser de foreløbige tal for årets kvote 2-ansøgninger. Antallet af ansøgere, der har valgt uddannelsen som førsteprioritet, overstiger allerede antallet af studiepladser, og det er gode nyheder for danske virksomheder.
Magthavere sættes over beboere i udsatte boligområder11.3.2024 10:50:51 CET | Pressemeddelelse
Nuværende beboere i marginaliserede boligområder bliver nedprioriteret til fordel for investorer, tilflyttere og magthavere. Det konkluderer nyt projekt fra Aalborg Universitet og Center for Boligsocial Udvikling.
Ny forskning: Unges syn på egen krop er afgørende for trivsel2.3.2024 11:00:00 CET | Pressemeddelelse
Unge, som ser negativt på egen krop, lever i større frygt for at blive bagtalt og vil i højere grad gerne lave deres krop om. Det viser en ny Ph.d.-afhandling, som bygger på omfattende research blandt elever i 5., 7. og 9. klasse.
AAU hjælper dansende stammefolk med at bevare kulturarven27.2.2024 14:37:10 CET | Pressemeddelelse
Med VR-teknologi samarbejder Afrikas ældste stammefolk og forskere fra Aalborg Universitet om at bevare en kulturarv og sikre fremtidens innovation med nye læringsmuligheder i både Afrika og Danmark.
I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.
Besøg vores nyhedsrum