| Batterijen worden nog regelmatig verbeterd. De capaciteit neemt toe, afmetingen worden teruggebracht en ook het gewicht gaat omlaag. Ook eigenschappen als geheugeneffect en levensduur verbeteren. Ook de mobiele producten zelf worden kleiner en lichter. Analist Roger Entner van de Yankee Group geeft aan dat batterijen per jaar 10% beter worden, maar dat apparaten tegelijkertijd 15% meer energie vragen. Vooral bij nieuwe apparaten is het energieverbruik vaak onnodig hoog. Pas in latere modellen weten fabrikanten dit terug te dringen, door slimmere chipsets.
Berucht zijn de eerste i-mode toestellen, gebruikers konden er niet eens een hele werkdag gebruik van maken. KPN gaf daarom zelfs gratis een extra batterij. De eerste bluetooth headsets lieten het nog eerder afweten, soms al na 2 uur, terwijl de laatste modellen het een werkdag uithouden. De introductie van 3G in Japan verliep moeizaam: bij de eerste proef in Tokia slurpte de telefoon de batterij al in minder dan een half uur leeg. Nu, ruim twee jaar later, is de gebruikstijd flink verbeterd maar zeker niet overweldigend.
Losse verwijderbare brandstofcel
In pda’s en notebooks speelt een vergelijkbaar probleem. De gebruikstijd is ook hier een vervelende beperking: pda’s houden het doorgaans zo’n 4 tot 8 uur uit terwijl de meeste notebooks het na 3 tot 5 uur voor gezien houden. Weliswaar is de batterijcapaciteit verbeterd, maar de apparaten vragen ook steeds meer stroom door de verhoogde prestaties en weinig energiezuinige verbindingen via GPRS, bluetooth en WiFi. Wie zijn pda wil gebruiken om te navigeren, kan dus maar het beste voor een voeding zorgen.
Brandstofcellen
De oplossing lijkt nabij: brandstofcellen, ter vervanging van de batterij. Een vinding uit de 19e eeuw, vormt een veelbelovende technologie voor de 21e eeuw. Het zijn stille, betrouwbare en efficiënte generatoren die door middel van een chemische reactie tussen bijvoorbeeld waterstof en zuurstof, energie en warmte produceren. Veel systemen zetten chemische energie eerst om in warmte en daarna pas in bijvoorbeeld beweging of elektrische energie, de zogenaamde Carnot-cyclus.
Draagbare energie: 1 kWatt gelijkspanning voor onderweg
Bekende voorbeelden zijn verbrandingsmotoren en stoommachines. In verbrandingsmotoren komt door verbranding van een brandstof thermische energie (warmte) vrij. Deze thermische energie geeft een drukopbouw, cilinders zetten deze in beweging. De stoommachine zet water in stoom om, wat in beweging resulteert via een stoomturbine. James Watt, een Schotse ingenieur, zorgde voor een revolutie door de efficiëntie van de stoommachine op te voeren van 1% tot 19%. Er treden niettemin grote verliezen op omdat maar een deel van de warmte in arbeid is om te zetten.
Brandstofcellen zetten chemische energie direct om in elektrische energie waardoor de efficiëntie direct veel hoger ligt, hoewel ze nog wel hun eigen omzettingsverliezen kennen. Als brandstof dient meestal waterstof, soms ook methanol of ethanol. De brandstof wordt in de cel in verbinding gebracht met zuurstof. Naast energie en warmte levert dit ook water als restproduct op, dat in kleine brandstofcellen zal verdampen. Soms komt, afhankelijk van het type brandstofcel, ook in geringe mate het schadelijke CO2 vrij. Maar het gaat in vergelijking met traditionele verbrandingsmotoren om te verwaarlozen hoeveelheden.
Werking van de brandstofcel
Mobiel of op locatie
Belangrijk voordeel is, dat u voortdurend nieuwe brandstof kunt toevoeren aan de brandstofcel. Een voorname toepassing is dan ook de auto op waterstof. Onder meer Honda, Ford en Daimler Chrysler lieten al enkele prototypen zien. Honda bracht reeds de FCX op de markt die, met een brandstofcel van fabrikant Ballard, ongeveer 270 km kan afleggen (topsnelheid: 150 km/uur).
Roberto Formigoni, de gouverneur van de Italiaanse provincie Lombardije, lanceerde al eens het plan om benzine- en dieselauto’s per 1 januari 2005 te verbieden. Met een overweldigende steun van de bevolking. Al ruim voor die tijd zullen de veel autofabrikanten al, zij het in kleine aantallen, door brandstofcellen aangedreven auto’s introduceren.
Honda met de FCX ‘
Minstens zo belangrijk zijn de immobiele brandstofcellen, die toepassing vinden in energieopwekking voor huizen, bedrijven of fabrieken. De restwarmte wordt hergebruikt voor verwarmen en koelen: airconditioning of aparte boilers zijn daarmee overbodig. Bovendien zijn ze efficiënter, omdat ze geen verbrandingsmotor gebruiken. Een lager verbruik betekent lagere kosten en een lagere uitstoot van broeikasgas.
Ontwikkeling en fabricage bij Ballard Power Systems
Draagbare brandstofcellen
Het grote formaat van de brandstofcel lijkt een beperkende factor voor draagbare apparaten, al moet uiteindelijk het formaat van een batterij haalbaar zijn. Dat is natuurlijk essentieel voor toepassing in mobiele telefoons en pda’s. De eerste brandstofcellen zijn dan ook vooral in notebooks terug te vinden. Soms maken de gebruikte brandstof, elektrodes en bedrijfstemperatuur een oplossing al direct ongeschikt voor compacte, mobiele toepassingen.
Het afgelopen decennium is er naar schatting een miljard dollar geïnvesteerd in onderzoek naar toepassingen voor brandstofcellen in mobiele apparatuur. Dat resulteerde in meer dan 1700 prototypen. De vondst om methanol te gebruiken in plaats van het gangbare waterstof is van groot belang geweest. Deze techniek staat bekend als dmfc, Direct Methanol Fuel Cell. Het voordeel van methanol is dat het veel eenvoudiger is op te slaan dan waterstof.
Brandstofcel voedt televisie en videorecorder
Het in München gevestigde Smart Fuel Cell (SFC) bouwde een brandstofcel voor methanol waarmee een laptop tot acht uur kan werken op één cartridge, die aanvankelijk tussen 3 en 5 dollar moet kosten. Het plastic van de cartridge lijkt echter een grotere kostenpost dan zijn inhoud. Het gebruik van cartridges is vergelijkbaar met de patronen met inkt of toner bij printers, navullen en hergebruik zijn echter een stuk eenvoudiger.
Smart Fuel Cell met losse cartridge
Fabrikant Toshiba, dat een brede lijn notebooks en pda’s heeft en dus veel baat heeft bij een krachtige voedingsbron, werkt ook al jaren aan brandstofcellen. Het prototype uit 2002 levert gemiddeld een vermogen van 5W met een maximum van 8W en heeft een afmeting van 10 cm3. Dit zorgt voor 5 tot 10 keer meer batterijtijd dan bestaande oplossingen, zoals lithium-ion batterijen.
Een enkele brandstofcel genereert tussen de 0,4 en 0,5 Volt. Uit één gram brandstof kan ongeveer 2Wh worden gewonnen. Door concentratie van de brandstof en optimalisering van de celstructuren zal de afmeting van de brandstofcel verder afnemen. Een commerciële introductie valt spoedig te verwachten.
Praktijkvoorbeeld voor de Smart Fuel Cell
Ook andere, vooraanstaande bedrijven als NEC, Motorola, Siemens, Casio en Samsung hebben prototypen gereed, net als de door Intel gefinancierde start-up PolyFuel. In 2005 zullen wellicht de eerste commerciële toepassingen worden gelacneerd. In dat jaar verwacht ook Samsung een mobiele telefoon met geïntegreerde brandstofcel klaar te hebben. De andere fabrikanten kunnen en zullen niet achterblijven.
Houdt dan helemaal niets de brandstofcel tegen? Toch wel, de ontwikkelingskosten zijn erg hoog en de cellen werken nog niet optimaal in een koude of extreem droge omgeving. In eerste instantie zullen alleen de dure producten met brandstofcel werken. Daarnaast ligt een toepassing als batterijlader voor de nu standaard lithium-ion batterij in het verschiet, voordat de brandstofcel de klassieke batterijen echt kan doen vergeten. Tot op de dag van vandaag, werpen de brandstofcellen hun schaduw echter telkens vooruit.
 | Gerelateerd nieuws: |
 NTT DoCoMo onthult brandstofcel voor mobieltjes (01-10-2004)
Nemo: 4 januari 2005 is dag van de waterstof (30-12-2004)
| Reacties: |
Plaats hier uw reactie op dit artikel (nog geen reacties)
|
