Onderzoekers van het Fraunhofer Instituut voor betrouwbaarheid en micro integratie IZM in Berlijn (D) hebben met hun collega’s van de Technische Universiteit Berlijn een brandstofcel ontwikkeld, die slechts 30 g weegt en 12 watt vermogen geeft. De hoge energiedichtheid van 400 W per kilogram werd tot dusver slechts bij grotere systemen van meerdere honderden grammen bereikt.
De brandstofcel is licht genoeg om een helikopter van 20 cm aan te drijven. Hij wordt door de projectpartners in een EU-project ontwikkeld en zal in de toekomst bijvoorbeeld ingezet worden om in ingestorte gebouwen naar slachtoffers te zoeken, het verkeer te bewaken of terreinen te verkennen, die na een chemisch ongeval besmet zijn geraakt.
Hoog vermogen
Voordat brandstofcellen een hoog vermogen leveren, moeten meerdere cellen achter elkaar worden gekoppeld. Gewoonlijk stapelen fabrikanten de brandstofcellen in een pakket: meerdere metaalplaten die elk een kanaal voor lucht en een voor waterstof bevatten. Deze constructie maakt de brandstofcelstapel behoorlijk zwaar.
Hoe krijgen de onderzoekers het voor elkaar om het gewicht van de brandstofcel zo ver te reduceren? ‘We gebruiken zeer dunne lagen voor de brandstofcellen’, zegt dr. Robert Hahn, groepsleider aan het IZM. ‘De metalen platen hebben we door lichte afstandhouders van kunststof vervangen’. Een extra pomp, die voor voldoende luchttoevoer moet zorgen hebben de onderzoekers niet nodig; de luchtstroming, die de rotor van de helikopter opwekt komt direct in de luchtsleuven.
Kleine reactor Ook bij de waterstoftoevoer moesten de wetenschappers wat bedenken, want een normale druktank zou te zwaar zijn voor de helikopter. ‘We hebben een kleine reactor gebouwd, waarin een vast natrium borium hydride zit. Sproeien we er water op, dan ontstaat waterstof’, verklaart Hahn. Omdat de helikopter een constante hoeveelheid energie nodig heeft om zich in de lucht te houden, moet de reactor continu dezelfde hoeveelheid waterstof produceren.
Een prototype van de lichte brandstofcel hebben de onderzoekers nu ontwikkeld. Over ruim een jaar moet de helikopter opstijgen. In een volgende stap werken de wetenschappers aan de optie om de waterstofopwekking ook voor wisselende energiebehoefte uit te voeren. De brandstofcel is onder meet te gebruiken als laadstation voor een laptop of mobiele telefoon.
