I takt med att våra energibehov ökar, ökar också vårt beroende av fossila bränslen. Rädslan för att tömma resurser och ett ökat beroende av utländsk olja har dock kastat strålkastarljuset på alternativa energikällor, som bränsleceller. Istället för att bränna bränsle fungerar de genom att generera elektricitet genom en kemisk reaktion. En bränslecell använder en positiv elektrod (katoden) och en negativ elektrod (anoden) med en elektrolyt emellan för att leda laddade partiklar. Forskare har känt till bränsleceller i mer än ett sekel, och NASA använde dem faktiskt på 1960-talet på rymdfarkosten Apollo och sedan på rymdfärjan.
En av de mest effektiva typerna av bränsleceller är bränslecellen med fast oxid (SOFC). I en SOFC skickas syre genom katoden och frigör negativt laddade syrejoner som passerar genom elektrolyten från katoden till anoden. Vid anoden möter jonerna en bränslegas och reagerar och frigör elektroner (liksom vatten, koldioxid och värme). Detta skapar en ström av användbar el. Flera bränsleceller sätts ihop i en serie som kallas en stack.
SOFC producerar inte bara färre utsläpp, de är också ungefär två till tre gånger effektivare än förbränningsmetoder. En fördel som SOFC har jämfört med vätebränsleceller är bränsleflexibilitet - SOFC kan köras på en mängd olika bränslen, inklusive väte och biobränslen. De använder också billigare keramiska material snarare än ädla metaller, till skillnad från andra bränsleceller. De förlitar sig inte heller på att återanvända spillvärme (kallade kombinerade värme- och kraftsystem). På grund av dessa många fördelar har SOFC redan visat sig användbara för uppvärmning av byggnader.
Men många begränsningar har begränsat deras tillämpbarhet i stor skala i saker som bilar. SOFC:erna är nämligen väldigt stora och väldigt heta. Den höga temperaturen möjliggör högre effektivitet, men det ställer också till tekniska problem. Typiska SOFC som har funnits på marknaden, som Bloom Energy Server (känd som Bloom Box), använder tjocka elektrolyter i bränslecellerna för att lägga till strukturellt stöd. Men detta orsakar mer elektriskt motstånd som måste övervinnas av höga temperaturer.
Men 2011 tillkännagav forskare vid University of Maryland utveckling med en ny design och olika material för elektrolyten som möjliggör en mycket mindre storlek. Forskarna har också framgångsrikt minskat driftstemperaturen avsevärt till 650 grader Celsius (1202 grader Fahrenheit), ner från 900 grader Celsius (1652 grader Fahrenheit). Detta sänker kostnaderna för isoleringsmaterialen, som är nödvändiga för att minska den tid systemet behöver för att värmas upp.
Även om vätebränsleceller har fått stor uppmärksamhet i media som framtiden för alternativa energibilar, tror många att SOFC faktiskt har störst potential för transporter. Till exempel, även när utvecklingen fortsätter att göra SOFC mer praktiska för användning i fordon, kan vi se bilar som kombinerar elbilsbatteriet med SOFC-teknik.
