Onderzoekers: brandstofcellen voor laptops binnen handbereik

Volgens een groep onderzoekers zouden brandstofcellen al op relatief korte termijn als energiebron te vinden zijn in draagbare consumentenelektronica zoals laptops. Het team heeft keramische brandstofcellen ontwikkeld.

Het commerciële gebruik van brandstofcellen hangt van een aantal factoren af. Allereerst moeten ze veilig en betrouwbaar in gebruik zijn en ten tweede moeten de prijzen laag genoeg zijn om een alternatief te vormen voor andere technieken. Een factor die aan de veiligheid bijdraagt, is een lage temperatuur waarbij de reacties plaatsvinden en energie wordt vrijgemaakt.

Het elektrodemateriaal van de brandstofcel speelt een grote rol voor de levensduur en de prijs van de brandstofcel. Traditioneel wordt vaak platina gebruikt, maar dat drijft de prijs op. De Harvard-onderzoekers, onder leiding van Shriram Ramanathan van Harvards School of Engineering and Applied Sciences, hebben echter een brandstofcel ontwikkeld die geen platina bevat. Bovendien is hun type brandstofcel, een zogeheten solid-oxide fuel cell, of sofc, in staat om de chemische reacties bij lage temperaturen uit te voeren.

De sofc's van Ramanathan's onderzoeksgroep maken gebruik van een volledig keramische thin-film-elektrolyt. Normaal gesproken zijn de bedrijfstemperaturen daarvan vrij hoog, maar de Harvard-onderzoekers wisten de temperaturen van ongeveer 800 naar 500 graden Celcius omlaag te brengen. Als de bedrijfstemperatuur tot ongeveer 300 graden Celcius daalt, kunnen de met methaan gevoede brandstofcellen volgens Ramanathan veilig in laptops, voertuigen en kleine consumentenelektronica worden gebruikt.

De onderzoekers van de SEAS werken aan sofc's die met dergelijke temperaturen werken. Dan zouden de brandstofcellen niet alleen een veilig, maar ook een goedkoop alternatief voor accu's zijn.

Reacties (97)

[Towser]

auto's moeten juist ineens allemaal elektrisch worden aangedreven terwijl laptop's en andere elektronica gevoed gaan worden met brandstof (methaan).

Ik heb het idee dat er dan toch iets niet helemaal klopt, of ligt dat aan mij?

[SiC123]

Electrisch aangedreven auto's waar mogelijk ook graag op brandstofcellen.

Wat nu gebeurt is via een chemisch proces de methaanmolecule laten uiteenvallen waarbij er electriciteit wordt opgewekt. Hiervan is het rendement een stuk beter als dat je dezelfde molecule verbrandt en vervolgens nagenoeg alleen de bewegingsenergie (de druk van de ontploffing) gebruikt.


overigens is de vrijgekomen warmte relatief. CD'tje branden zal ook best heet zijn, maar dat durf je ook best op schoot.

[babananana]

Inderdaad, aangezien brandstofcellen i.c.m. een elektromotor een veel hoger rendement halen dan een verbrandingsmotor, lijkt me dat een veel betere oplossing. Ik denk dat accu's altijd wel standaard zullen blijven, maar in auto's is het een betere oplossing dan met accu's, vind ik.

[Reactie gewijzigd door babananana op 22 juli 2024 18:45]

[Verwijderd]

Auto's rijden dan ook niet op methaan, maar op brandstoffen op petroleum-basis. Methaan (aardgas) is er zat, en dat zal ook wel een tijdje zo blijven.

[Verwijderd]

goed punt. Kan iemand dit motiveren?

[Jazco2nd]

en waar komt die elektriciteit voor de auto's vandaan denk je? De olie/auto/energie industrie moet er voorlopig niet aan denken dat auto's massaal op brandstofcellen gaan lopen. Als ze net zo mega bizar enorm veel tijd/geld staken in brandstofcellen als dat ze in het optimaliseren van de benzine/dieselmotoren hebben gedaan, reden we allang op brandstofcellen... maar we leven nog altijd in het olie tijdperk hoor.

[PPie]

en waar komt die elektriciteit voor de auto's vandaan denk je?

Zonnecellen? Waterkrachtcentrale?

[DaanHetEendje]

Valt m'n drinken op me laptop, hoef ik het niet op te ruimen want het is al verdampt

Ikzelf zou nooit zo'n brandstofcel die 300 graden wordt in mijn laptop steken.

Kleine electronica? iPod bijvoorbeeld? Lekker, in je broekzak.

[tweakerss]

Licht er maar net aan hij kan 300 graden worden maar dat is dan op zo'n klein stukje dat die energie makkelijk verspreid kan worden. Een laptop verbruikt bijv. 60 watt dan zal die brandstofcel minder verbruiken. Aangezien je normaal ook 60 watt kan afvoeren kun je die 300 graden ook afvoeren als dat al nodig is.

[Verwijderd]

Je loopt op een bol waarvan de accu 6000 graden is.

[Kriebelkous]

Mijn reactie is offtopic..

Maar kraka's reactie is de beste relatevering op tweakers ooit.

[Chaosstorm]

Misschien bedoelen ze wel dingen als een senseo of magnetron, kun je als je naar het strand gaat ff lekker koffie drinken en broodjes opwarmen

[Foxl]

Op de een of andere manier lijkt het me maar niets om zoiets in huis te hebben. God weet hoe dat ding reageert als hij hard valt, of als er een brand in huis ontstaat en dat ding uit elkaar klapt.

[Verwijderd]

Ach je wilt ook niet van dat lithium ion op je handen hebben, of dat het uit elkaar spat en in je ogen komt.

Ik vind de algemene strekking van de comments dan ook wel een beetje voorbarig. Gevaarlijk, 300 graden te heet, etc.

Zij snappen natuurlijk ook wel dat je niet met een apparaat van 300 graden op je schoot gaat zitten (trouwens is het gebruik van een laptop op je schoot sowieso af te raden) en weten ook wel dat er eventuele veiligheidsrisico's aanzitten. Daarom zullen ze de technologie ook wel zo ontwikkelen dat de warmte beperkt blijft, dat de kans op extreme defecten (zoals explosies, etc) beperkt blijft en dat er in het ergste geval alsnog niet veel gebeurt (bijv. een bepaald soort behuizing die explosies kunnen ontsluiten), etc.

PS. Mensen gaan ook dagelijks vlak in de buurt van zeer gevaarlijke ontbrandingsmotoren zitten waarin allerlei zeer gevaarlijke chemische processen hun werk doen en waar de kans op ontploffing bestaat (sterker nog, het hele apparaat werkt op ontploffing), om het dan over de extra gevaren nog maar niet te hebben. Ook daar verkleinen ze zowel de kans op dat soort gevaren én de mogelijke gevolgen die kunnen ontstaan.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 18:45]

[Solstice]

prachtige nuancering is dit :-)
Maar zelfs als een brandstof cel 300 graden wordt. Dat wil niet zeggen dat de buitenkant van de omhulsel van de brandstof cel ook 300 graden wordt.

Lithium ion batterijen worden ook heel erg heet. Ik weet niet hoe warm het IN de accu zelf is maar dat kan best ook wel 200-300 graden worden denk ik.

[RielN]

Het hele apparaat waar jij in je voorbeeld op doelt werkt op VERBRANDING en les één van de motorvoertuigentechniek is dat je ONTPLOFFING wil voorkomen.

Dat het maar gezegd is

[Reactie gewijzigd door RielN op 22 juli 2024 18:45]

[.Joris.]

Offtopic:
Hmm mijn eerste les motorvoertuigentechniek ging over heel iets anders, de opbouw van de motor!

Cilinderkoppen
Blok
carter



Ontopic:
Al die opmerkingen van ''300 graden bla bla...'' nee, je kunt er geen ei op bakken en het is ook hééééél onwaarschijnlijk dat dat ding aan de buitenkant 300 graden gaat zijn... wat denken we hier nou op tweakers dan? Dat die onderzoekers @ harvest zelfs dát niet kunnen bedenken? dat het niet zo handig in een laptop zou zijn als dat hele ding 300 graden is.

die 300 graden (streven) die zij noemen, gaat over de reactie temperatuur (!) en niet de temperatuur van dat gehele ding.

iets dat 300 graden wordt aan de buitenkant zullen wetenschappers / onderzoekers echt niet als laptop accu gaan bekijken hoor Die zijn gelukkig wat slimmer
Daarom mogen we denk ik blij zijn dat de ontwikkelingen daar plaatsvinden, en niet hier op ons gezellige forum!

[OddesE]

De zuiger vult zich met brandstof, er komt een vonk bij en vervolgens..

verbrandt het als een waxinelichtje of niet ?

Het blijft semantiek maar laten we het er op houden dat de brandstof met explosieve kracht ontbrandt en daarbij de zuiger wegduwt. Hierdoor wordt in een andere kamer juist weer een mengsel van brandstof en lucht bij elkaar geperst waar vervolgens ook weer een vonk bij komt.

Alles bij elkaar toch een stuk explosiever dan de saaie chemische reactie die in een brandstofcel plaatsvindt. Je krijgt ook niet het grommende motorgeluid. Als je daar niet zo aan gewend was zou dat behoorlijk angstaanjagend kunnen zijn.

[AeoN909]

Als we dan toch precies gaan doen, het is een exotherme oxidatiereactie in plaats van "verbranding".

[Reactie gewijzigd door AeoN909 op 22 juli 2024 18:45]

[RielN]

Niet in plaats van. Het blijft een verbranding

[mcDavid]

Ik denk dat die minuscule hoeveelheid methaan aanzienlijk minder hard klapt dan een Lithium-accu. Bovendien moet je methaan eerst aansteken voor het uberhaupt kan branden, terwijl je een Lithium-accu kunt laten ploffen door 'm kort te sluiten.

[Jelle E]

Het lijkt me ongeveer net zo gevaarlijk als een gasaansteker. En die hebben mensen gewoon in hun broekzak zitten.

[Sk0Ne]

"Als de bedrijfstemperatuur tot ongeveer 300 graden Celcius daalt, kunnen de met methaan gevoede brandstofcellen volgens Ramanathan veilig in laptops, voertuigen en kleine consumentenelektronica worden gebruikt."

300 graden? Zelfs als je het goed isoleert lijkt dit nog steeds heel warm en een slechte combinatie met de warmte van de CPU, GPU...
Daarnaast zie ik me niet echt "ff wat methaan bijtanken in m'n laptop"

[dmystic]

hmmmm, methaan is toch ook wat vrijkomt als je een scheet laat? als ze dan ook nog een systeem ontwikkelen die jouw scheten naar de accu voert, heb je wel goedkope stroom

[RocketKoen]

Methaan komt ook gewoon uit de gasleiding in je huis, misschien een stuk makkelijker

[Bennie98]

ik heb geen gasleiding thuis.. dus speciaal een gasleiding laten plaatsen om mijn laptop op te laden lijkt mij nogal radicaal...
zou veel handiger geweest zijn mocht et niet meer op te laden vallen...
op zonne-energie bv... één van de laatste nieuwe zonneceltechnieken gebruiken en die implementeren in bv de achterkant van je scherm... dat zou wel leuk zijn moest dat volstaan om je laptop op te laden

buiten naar de gashandelaar gaan en daar effe gaan "tanken"..
rare redenering hebben die onderzoekers...

[SouLLeSSportal]

lang niet altijd hoor, vaker is het gewoon lucht dat met eten is binnen gekomen.

[0rbit]

Ik produceer anders best een boel methaan, vooral als ik op de bank zit met mijn laptop Ik vind een stopcontact wel veel makkelijker en ik denk dat dit voor veel mensen geldt.

[Pikoe]

Als je het goed isoleert blijft die temperatuur in de laptop, je moet het juist slecht isoleren. Ook wel koelen genoemd

[Br4mmie]

koelen != isoleren. Het is echter geen CPU die je koel moet houden, de brandstofcel mag zo warm worden vanbinnen als je wil. Oftewel: zorg dat alle warmte IN die cel blijft! isoleren dus. Koelen houdt dan weer in dat je de warmte afvoert (wat ook handig is, aangezien het anders WEL te warm wordt in die cel)

[Witchie NL]

Offtopic:
Branstof cell met ingebouwde water koeling, ook leuk voor je cpu en gpu gelijk.

Ontopic:
Ben benieuwd wat de levensduur van zon laptop accutje dan wel niet mag wezen, denk dat een gascel tog wel iets meer energie bevat dan een huidige liteon-ion accu.

[JCG]

Vloeibaar methaan gebruiken om de cpu/gpu/ram te koelen en daarna de methaan naar de brandstof cel sturen. Phase-change koeling in je laptop

[Stoney3K]

Vloeibaar methaan gebruiken om de cpu/gpu/ram te koelen en daarna de methaan naar de brandstof cel sturen. Phase-change koeling in je laptop

Klinkt nog niet eens als een slecht idee, ware het niet dat je dan de methaan ergens in een drukhouder in je laptop moet stoppen. Wat ook weer de nodige risico's met zich meeneemt.

[MSalters]

Wat was je anders van plan? Een ballon van 1 m³ met methaangas aan een touwtje?

[RielN]

Hij moet goed geisoleerd, omdat dan de buitenaktn van je cel lauwwarm blijft.

De temperatuur binnen moet heet blijven om de chemische reactie te laten verlopen.

[Relief2009]

Brandstofcell gaat het nooit worden voor laptops. Bij autos is het mss normaal om te tanken, maar om elke keer je laptop bij te tanken lijkt het me niks. Laat ze maar concentreren op een accu-techniek met veel meer capaciteit + oplaadbaar.

[Erik]

Het lijkt mij anders ideaal. Als ie leeg is plaats je gewoon een nieuwe goedkope brandstofcassette en je kunt weer verder; neem bijv. 5 brandstofcassettes mee en je kunt je laptop een week lang gebruiken op een plek zonder electriciteit! Ideaal!

[locke960]

Dat is nou net wat ik niet wil.

Ik wil er niet aan moeten denken dat ik cassettes moet kopen. ik wil op zondag gewoon mijn portable op kunnen laden, ook als ik geen cassette in huis heb.

Voor mijn werk wil ik er gewoon van op aan kunnen dat ik altijd mijn portable uit zijn dock kan halen en dan zeker weet dat ik een volle accu heb, niet een 90% lege cartridge.

Ik betwijfel of die cartridges in het vliegtuig mee mogen. En waarschijnlijk al helemaal niet in je handbagage (meestal heb ik alleen maar handbagage) . Ik wil niet in elk land opnieuw cartridges moeten kopen.(die ik ook nog eens niet mee terug kan nemen)

[RielN]

Ga uit van een of meerdere.weken intensief gebruik op.een lading.

veranderd de zaak wat ...

[Relief2009]

Dat is wel heel erg optimistisch.

[RielN]

Is dat zo?

200-300 gram methanol, bevat, inachtnemend een rendement van 50%, circa 1-1,5 kilowattuur aan energie.

Je huidige laptopaccu (althans, de dell van mij) heeft 7500mAh. 7,5A * 19 volt = 142 Wattuur. (0,15kwh)

Dus die 300 gram methanol (ongeveer het gewicht van mijn accu) levert een factor 10 meer peut. Naja, dan is een week wel te doen met het oog op wat zuiniger apparatuur

[Heintjepek]

300 gram methanol is pakweg 400 cl, een aardig tankje nodig dus. Maar de onderzoekers spreken over methaan (een gas) en niet over methanol (een alcohol).

[RielN]

Sorry, ik heb wel de gegevens van Methane, maar vertaalde verkeerd
En het gas sla je vloeibaar op, uiteraard.

[RielN]

Sorry, ik vertaal verkeerd.

De gegevens zijn van Methane Die kloppen verder wel.
Bijv een alu laptopbodem van een paar mm hoog kan best wat methaan herbergen.

[OddesE]

Wat ik nou jammer vindt is dat ze methaan gebruiken. Begrijpelijk maar jammer.

Stel je voor: Een brandstofcel op waterstof in je laptop. Je gebruikt je laptop onderweg en de waterstof wordt verbrand tot water, die zich verzamelt in een reservoir. Je hangt je laptop in het stopcontact en vial elektrolyse wordt het water gespleten in zuurstof en.. waterstof!

En natuurlijk alsnog snel een cylindertje waterstof in kunnen pluggen als het echt nodig is...

[Jelle E]

Waterstof is alleen een stuk moeilijker op te slaan dan methaan, en als ik me niet vergis heeft het ook een lagere energiedichtheid. Methaan is makkelijk uit afval en biomassa te winnen, en daar zullen we voorlopig genoeg van houden.

[RielN]

bovendien is het opladen van je li-ion veel rendabeler dan het splitsen van water.

[Waah]

hele andere vraag, waar gaan de uitlaatgassen heen van die verbranding?
vind het niks om zo'n stinkend ding op mijn schoot te hebben. bijvullen in 3 seconden lijkt me wel geweldig

[RielN]

Water en prik? Hoogstens een natte broek, dus niet meer op je schoot

[Reactie gewijzigd door RielN op 22 juli 2024 18:45]

[Br4mmie]

nah.. ik denk dat het zodanig weinig is dat je het afval tijdelijk op kunt slaan.
dan krijg je dus dat je laptop ineens naar de wc moet

[MSalters]

Laptops hebben een ventilator om de warme lucht af te voeren. Warme lucht kan meer vocht bevatten dan koude. Het is dus een klein kunstje om de waterdamp en de CO2 daarin af te voeren.

[MSalters]

Methaan verbrand schoon in een brandstofcel, omdat er geen vlam is. Je hebt dus geen stinkende verbrandingsgassen.

[Verwijderd]

wat is relatief kort?
2 jaar?

[kkooeenn1]

Dit artikel roept meer vragen op dan dat het antwoorden geeft. Hoe lang gaat zo'n brandstof cel dan mee voordat hij leeg is? (Moet je die ook 'opladen'?)

300 graden lijkt mij trouwens ook erg warm..

[Reactie gewijzigd door kkooeenn1 op 22 juli 2024 18:45]

[G. Sterk]

Een brandstofcel hoef je niet te laden maar je moet tanken. In dit artikel staat dat deze methaan verbruikt. Aantal liter per kilowattuur word niet genoemd.

[Joep]

Het gaat hier om een ITSOFC (Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cel). Dit is een bepaald type brandstofcel die werkt door brandstof langs een substraat te leiden waar een katalysator op zit, waardoor er een redox-reactie plaatsvindt en stroom wordt opgewekt. Het handige aan dit soort brandstofcellen is de "lage" temperatuur, het kleine formaat dat het mogelijk maakt ze in te bouwen in bijvoorbeeld laptops, de goedkope katalysator (Ni/Al) en de uiteenlopende brandstoffen die gebruikt kunnen worden.

De bron geeft als brandstofvoorbeeld methaan, maar dat lijkt me niet bepaald handig, aangezien een gas als methaan (zelfs gecomprimeerd) een energiedichtheid heeft die vele malen kleiner is dan bijvoorbeeld methanol.

Het voordeel van een ingebouwde brandstofcel is dat methanol een veel hogere energiedichtheid heeft dan welke hedendaagse accu dan ook. Denk aan een werktijd die in de tientallen uren loopt.

Een brandstofcel in een laptop bouwen is iets waar al jaren over gefantaseerd wordt, maar ik zie het voorlopig niet gebeuren en tegen de tijd dat het wel mogelijk is, zijn we minstens 5 jaar verder. Daarnaast denk ik dat deze technologie in het begin beperkt zal blijven tot militaire laptops/apparatuur. Tegen de tijd dat het voor consumenten betaalbaar wordt, zijn we met nanotechnologie zover gevorderd dat accu's makkelijk kunnen concurreren met brandstofcellen.

[Rapier]

Bij het reactie-punt is het 300 graden, niet de hele accu.

Is het in je auto ook 1200 graden C, of is het wat comfortabeler achter het stuur?

En hoe warm iets is zegt niets over het vermogen, een brandende lucifer mag dan 900c zijn, maar toch kun je er zeker geen ei mee bakken.
Het kan dus best zijn dat die "accu" gewoon steenkoud aanvoelt.

[riffey#4]

300 graden lijkt mij trouwens ook erg warm..

Ach, een CD wordt gebrand bij 600 graden. En dat doe ik ook gewoon op schoot.
(bron: http://computer.howstuffworks.com/cd-burner.htm/printable )

[maxovitch]

Dan kan je tijdends het internetten nog lekker een eitje bakken.

Ontopic: Hoe lang zal een accu met brandstofcellen meegaan?

[JoostyBoy]

300 graden Celsius Zoals hierboven al werd genoemd wordt die warmte gewoon verdeelt. Een bepaalde hoeveelheid Energie op een klein oppervlak geeft meer warmte dan verdeeld over een groter oppervlak.
Maar goed, het was wel handig geweest als je onderweg eens een eitje wilt bakken

Wat een grappige ontwikkeling. Nu nog een hybride laptop. Deze brandstofcel gebruikt dus gas, methaan (CH₄) wel te verstaan. Wat nu als deze leeg is? Sluit je 'm aan op het gastoestel? Ideaal, je hebt vaker last van een stroomstoring dan dat het gasnet het begeeft, nietwaar? Of vul je 'm bij met een aansteker bijvulgas? Dan moeten ze de cel weer aanpassen, want dat was geloof ik LPG of butaangas (CH₃CH₂CH₂CH₃)?!

[elleP]

Er is al zeker 10 jaar binnen 5 jaar een laptop met brandstofcel beloofd

[Jazco2nd]

idd! Net zoals OLED tvs in 2005 mainstream zouden worden!

En Bluetooth 2 (2004) in 2005 ook in alle apparaten zou komen... not, 1.2 werd nog een paar jaar standaard gebruikt...

[Reactie gewijzigd door Jazco2nd op 22 juli 2024 18:45]

[Mouze88]

wel je laptop in 10 seconden van een paar uur stroom voorzien, bij een accu duurt het opladen toch een stukje langer...

[Lucky Luke 008]

Ja, maar tijdens het opladen kun je wel gewoon doorwerken... Tijdens het methaantanken niet.

Desondanks, je kan dan wel weer heel lang werken met zo'n campinggasfles naast je...

[Rmg]

Over het niet kunnen bijvullen tijdens draaien staat anders niets in de text hoor

[Verwijderd]

Onderzoekers: brandstofcellen voor laptops binnen handbereik

...en da's maar goed ook..stel je voor dat je eerst een km of wat moet lopen voor een nieuwe brandstof cel....

[pjahaas]

In een inkjet printer wordt het nog veel heter. "De luchtbel die de inkt naar buiten doet spuiten wordt gevormd door een dunne film op te warmen tot een temperatuur van 100.000.000° Celsius"

[deadinspace]

In een inkjet printer wordt het nog veel heter. "De luchtbel die de inkt naar buiten doet spuiten wordt gevormd door een dunne film op te warmen tot een temperatuur van 100.000.000° Celsius"

Dat is niet wat er staat. Er staat:

De luchtbel die de inkt naar buiten doet spuiten wordt gevormd door een dunne film op te warmen tot een temperatuur van 100.000.000° Celsius per seconde.

En dat is natuurlijk complete onzin; 100M°C/s is geen temperatuur, het is een opwarmsnelheid. Ik vermoed dat ze eigenlijk bedoelen dat die film dus verwarmd wordt met 100M°C per seconde, maar natuurlijk voor heel korte tijd, bijvoorbeeld 5 microseconde. De temperatuur loopt dan op tot 5µs * 100M°C/s = 500°C.

Die film warmt sowieso niet op tot 100M° C, want elk materiaal dat wij kennen verdampt bij die temperatuur
Die 500°C van mij boven is een voorbeeld; wat de precieze temperatuur is die die film bereikt tijdens het printen weet ik niet, maar zo gek veel meer zal het niet zijn lijkt me.