Efnarafalar í stað rafhlaðna

Fartölvur verða sífellt hraðvirkari og öflugri. Sama gildir um farsíma sem farnir eru að bjóða upp á ýmislegt annað en bara simasamband svo sem að taka myndir, spila músík og tengjast Netinu. Allt kallar þetta á aukna raforkuþörf tækjanna á sama tíma og gerð er krafa um að þau verði minni og léttari.

Þessari auknu raforkuþörf hafa menn reynt að mæta fyrst og fremst með tvennum hætti. Annars vegar með því að hanna rásir sem krefjast minni orku og hins vegar með því að reyna að búa til betri rafhlöður sem geta geymt meiri orku án þess þó að vera þyngri eða taka meira pláss. Vel hefur tekist til að hanna rásir sem krefjast minni orku en hins vegar hefur það valdið ákveðnum vonbrigðum hversu illa hefur tekist til við að hanna betri rafhlöður. Nú hafa menn náð ákveðnum árangri og ný og spennandi tækni sem hugsanlega kemur til með að leysa af hólmi endurhlaðanlegar rafhlöður virðist ekki vera langt undan.

Menn horfa björtum augum til svokallaðra efnarafala (e. fuel cell), tækni sem á rætur sínar að rekja til uppgötvunar Sir William Groves árið 1839. Efnarafalar eru tiltölulega einföld tæki í raun ekki ósvipuð og hefðbundnar rafhlöður. Bæði rafhlöður og efnarafalar breyta efnaorku í raforku með því að nota rafskaut í raflausn en munurinn felst í því að rafskautin í efnarafölunum taka ekki beint þátt í efnahvörfunum eins og í rafhlöðum heldur flytja þau einungis rafeindir sem verða til við efnahvörfin í þeim.

Efnahvarfið sem á sér stað í efnarafölum er yfirleitt hvarf vetnis eða kolvetna við súrefni. Á meðan það á sér stað myndar efnarafallinn raforku. Efnarafalar geyma því ekki orku eins og rafhlöður gera. Í stað þess að það þurfi að endurhlaða efnarafala líkt og þarf að gera við endurhlaðanlegar rafhlöður þarf bara að bæta við eldsneyti ekki ósvipað og fylla þarf á bensíntankinn.

Hingað til hefur notkun efnarafala verið verið bundin við jaðarsvið svo sem geimrannsóknir og vararaforkukerfi til dæmis á sjúkrahúsum þar sem mikils áreiðanleika er krafist. Í Apollo geimflaugunum var 3kW efnarafall sem oxaði vetni og bjó til vatn sem notað var um borð. Einn af aðalkostum efnarafala er einmitt hversu lítið mengandi þeir eru enda verður ekkert annað til en vatn við oxun vetnis og vatn og koltvísýringur við oxun kolvetna.

Nú þegar hafa orðið miklar framfarir í þessari tækni enda hefur miklum fjármunum verið varið til rannsókna. Efnarafalar sem oxa vetni hafa lofað góðu í tilraunum í farartækjum meðal annars hér á landi. Þar sem erfitt hefur reynst að geyma vetni í litlum tækjum horfa menn frekar til notkunar á einfaldasta kolvetninu sem er fljótandi við herbergishita metanóls eða tréspíra.

Í gær tilkynnti japanska fyrirtækið NEC að það hefði þróað efnarafal til notkunar í fartölvum sem það hyggst markaðssetja strax á næsta ári. Þá á efnarafallinn að vera orðinn samkeppnishæfur við þær rafhlöður sem nú er notast við. Annað japanskt fyrirtæki, Toshiba, tilkynnti fyrr á árinu að það hefði náð árangri á þessu sviði og væri búið að hanna efnarafal til sömu notkunar. Í báðum þessum efnarafölum hvarfast metanól við súrefni. Reikna má með að ein áfylling dugi til um 5 klukkustunda notkunar í fyrstu.

Ef vel tekst til og efnarafalar slá í gegn má ímynda sér að tæki sem hingað til hafa ekki gengið fyrir rafhlöðum svo sem ryksugur, hárþurkur og mörg önnur rafmagnstæki sem krefjast mikillar orku munu geta gengið fyrir efnarafölum. En aðalkosturinn við efnarafala gæti orðið sá að mun sjaldnar þurfi að hlaða eða réttara sagt fylla á farsíma og fartölvur en þörf er á nú.