Ny teknologi revolusjonerer sykkelgadgets

Små brenselceller skal levere energi til de mange elektroniske komponentene som brukes av syklister – både amatører og idrettsutøvere.

Fakta:

Den nyutviklede brenselcellen er tiltenkt bruk i for eksempel elektroniske girskiftere på moderne racersykler.

Den skal også gi energi til blant annet pulsklokke, wattmålere, srm-bokser og liveoverføring av data. 

Om brenselceller:

Metanolbrenselceller danner elektrisitet ved å omdanne metanol og oksygen (fra luften) til karbondioksid og vann.

De består av tre elementer: 1) En protonledende membran, 2) elektroder med katalyse 3) og et innkapslingssystem.

Innkapslingssystemet sørger for at drivstoffet blir transportert til katalysen, hvor metanol reagerer med vann og danner karbondioksid, elektroner og protoner.

Elektronene gir energien til for eksempel en elektronisk girskifter på en sykkel.

Fakta:

Lars Knutsens firma søker for øyeblikket patent på den nyutviklet brenselcellen og det spesifikke designen, og derfor er det ingen detaljert gjennomgang av denne teknologien i artikkelen.

En mann og hans sykkel. Slik oppfatter mange mennesker sykkelsporten, men nå til dags er det ikke nok.

Man trenger både elektronisk girskift, gps, pulsklokke og wattmåler. Dessuten skal dataene gjerne sendes trådløst til venner eller trener i sanntid.

Batteriene blir for tunge

Den britiske syklisten Bradley Wiggins, som har hatt den gule trøyen i Tour de France, arbeider alltid ut fra hvor mange watt han trår for å yte optimalt.

Wattmåling krever selvsagt energi, akkurat som alle de andre elektriske sykkelkomponentene. Energien kan komme fra vanlige batterier, men det er et problem:

For å oppnå energi nok til alle disse funksjonene blir batteriene tunge, og syklister er notorisk vektbevisste.

Syklistene trenger lettere løsninger med større energikapasitet. Løsningen kan kanskje være en videreutvikling av en svært liten brenselcelle som opprinnelig er utviklet til høreapparater. (Foto: Colourbox)
Syklistene trenger lettere løsninger med større energikapasitet. Løsningen kan kanskje være en videreutvikling av en svært liten brenselcelle som opprinnelig er utviklet til høreapparater. (Foto: Colourbox)

Metanol fremfor litium-ion

På danske Teknologisk Institut – en nonprofit-institusjon som skal omdanne vitenskap til brukbar teknologi – har de, i samarbeid med oppstartsbedriften TrollCell, funnet en løsning.

Løsningen er basert på en svært liten brenselcelle som Teknologisk Institut opprinnelig utviklet til høreapparater. I brenselcellen er metanol energibæreren i stedet for litium, som man finner i vanlige batterier.

Det betyr at det er plass til mer energi med samme vekt.

– De batteriene som i dag brukes til elektroniske girskift, som det er på mange nye sykler, er for tunge. Nyere batterier kan holde cirka ti timer ved gjennomsnittsforbruk. Men kobler man til wattmåler, pulsklokke, trådløs overføring og så videre, så holder slike batterier, som veier om lag 100 gram, bare i to timer. Dermed kreves et en batteripakke på en halv kilo, og det vil ikke syklistene ha, forteller seniorkonsulent Asger Laurberg Vig¸ som er ansvarlig for Teknologisk Instituts ende av prosjektet.

Mer kapasitet på samme plass

Teknologisk Institutt har videreutviklet teknologien bak brenselcellen og tilpasset den til bruk på på sykkel, der den vil bli utsatt for vibrasjoner og vær.

– Metanolbrenselceller blir i dag brukt i store systemer som krever energi i kilowatt (1000 watt). Men en mobillader bruker for eksempel bare noen få watt på en oppladning. Innovasjonen vår er at vi har tilpasset brenselcellene til å fungere i helt små utgaver. Det første er utviklet til et høreapparatfirma som ønsket seg flere funksjoner, men ikke større batterier, forteller Vig.

Man får om lag ti ganger så mye energi som et batteri med samme størrelse.

– Man kan pakke mye mer energi på samme plass fordi energitettheten i metanol er mye høyere enn i faststoffene i tradisjonelle batterier, sier Vig.

Oppladning uten stikkontakt

En annen fordel er at brenselcellene er uavhengige av en stikkontakt når de skal lades opp. I stedet sprøyter man inn en porsjon av den væsken de bruker. I løpet av 30 sekunder er den klar til bruk.

Problemet med brenselcellene er at de mister yteevne for hver oppladning, noe batteriteknologien også hadde problemer med i starten.

– Vi arbeider med dette problemet ved å designe brenselcellens indre helt ned på nanonivå. Forbedringene går raskt, og nivået vil ganske snart ligge på nivå med vanlige batterier, forteller Vig.

Kan brukes til det meste

Den andre aktøren i utviklingen er oppstartsvirksomheten TrollCell, som drives av forskeren Lars Knutsen.

Ideen til brenselcellen kom opprinnelig fra Lars Knutsen, som oppsøkte Teknologisk Institut fordi han mente det var behov for mer energieffektive løsninger til elektroniske sportsprodukter og andre utendørsprodukter.

– Vi har videreutviklet teknologien for mikrobrenselceller, tilpasset bruk i utendørsprodukter som for eksempel sykkelelektronikk, LED-lykter og ladere, forteller Knutsen.

– Teknologien kan i prinsippet brukes alle steder der vi i dag bruker batterier. Fordelen er at man ikke må vente på oppladning, legger han til.

Prototype innen et år

I årets Tour de France var syklistene fremdeles avhengige av vanlige batterier. Det betyr at batteriene må lades etter hver etappe, noe som både krever utstyr og tid.

Men brenselcellen er ikke langt unna.

– Vi regner med å ha prototyper som kan testes på veien innen et år, sier Asger Laurberg Vig.

Den videre utviklingen er imidlertid avhengig av at en investor kommer på banen. Lykkes dette, er utsiktene gode.

– Vi leter etter en investor og bedrifter som ønsker teknologien utviklet videre. Status akkurat nå er at vi vil ha en prototype på en sykkel i løpet av sommeren. Samtidig arbeider vi videre med patentering, sier Lars Knutsen.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

Powered by Labrador CMS