Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Diesel und Kerosin als Treibstoff für Brennstoffzellen

13.02.2008
Dank Supercomputer-Simulationen liefert ein neuer Reformer aus dem Forschungszentrum Jülich zuverlässig Wasserstoff zur Stromerzeugung – Patent erteilt

Ohne Schadstoffe erzeugen Brennstoffzellen effizient und zuverlässig Strom. Aber als Treibstoff benötigen sie Wasserstoffgas, das wegen der fehlenden Infrastruktur noch nicht flächendeckend zur Verfügung gestellt werden kann.

Entwickler des Forschungszentrums Jülich wollen deshalb die nahezu überall verfügbaren Treibstoffe Diesel oder Kerosin nutzen. Mit einem neuen Reformer, der fast keine Alterungserscheinungen mehr aufweist, kommen sie diesem Ziel nun einen großen Schritt näher. Jülicher Supercomputer halfen entscheidend auf dem Weg zur Anwendungsreife.

"Über 2000 Betriebsstunden lang gewinnt der neue Reformer effizient wasserstoffhaltiges Gas aus Diesel oder Kerosin", sagt Prof. Dr.-Ing Ralf Peters vom Jülicher Institut für Energieforschung. Dieses Gas kann sowohl von
... mehr zu:
»Brennstoffzelle »Treibstoff

Hochtemperatur- als auch von Niedertemperatur-Brennstoffzellen für die Stromgewinnung im Kilowattbereich genutzt werden.

Mit diesem Erfolg steht das Team um Peters mit an der Weltspitze und rechnet mit ersten einsatzfähigen Systemen in etwa drei Jahren.

Sehr vorteilhaft wären solche Systeme aus Reformer und Brennstoffzelle in Transportmitteln, die sowieso schon mit Diesel oder Kerosin betankt werden. Kühlaggregate in LKW oder die Bordelektronik auf Segelyachten könnten so ohne laufenden Motor und ohne Belastung der Batterien betrieben werden. Für die Stromversorgung in Flugzeugen kommt noch ein weiterer Vorteil hinzu.

Denn die Brennstoffzellen setzen beim Betrieb reinstes Wasser frei. "Damit lässt sich der Großteil des zu transportierenden Wassers und damit Tankgewicht einsparen", sagt Peters. Das Startgewicht eines Flugzeugs und der Kerosindurst der Düsentriebwerke werden deutlich reduziert.

Der Schlüssel zu diesem Erfolg liegt in dem geschickten Design des Reformers. In seinem Innern befindet sich ein Wabenkörper, der mit fein verteilten Edelmetallpartikeln beschichtet ist. Er dient als Katalysator und zersetzt die Kohlenwasserstoffe im Diesel oder Kerosin zusammen mit Luft und Wasserdampf in die Gase Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und den begehrten Wasserstoff. "Es darf gar keine flüssigen Reste geben", erklärt Peters die wichtigste Bedingung für hohe Effizienz und Langlebigkeit des Reformers. Genau das hat nun geklappt. Denn selbst nach 2000 Stunden liegt der Umsatz dieser Katalysereaktion noch bei über 99 Prozent.

Für den Sprung in der Betriebsdauer von vorher 200 Stunden auf den zehnfachen Wert ist die perfekte Vermischung vom verdampften Diesel mit heißem Wasserdampf und Luft verantwortlich.

Erreicht wird dies durch möglichst intensive Strömungsturbulenzen in einer vorgeschalteten Mischkammer. Mit der enormen Rechenleistung der Jülicher Supercomputer simulierten Peters und Kollegen das Mischungsverhalten der Gase. Dabei variierten sie zahlreiche Parameter von der Geometrie der Mischkammer bis hin zu Temperatur und Druck der eingespeisten Gase.

"Der Bauaufwand für den Reformer konnte durch diese Simulationen sehr stark reduziert werden", sagt Peters. Ohne die Hilfe des Supercomputers hätten die Entwickler viele unterschiedlich gestaltete Reformer langwierig durchtesten müssen. Für die Simulationen dagegen zerlegte der Rechner den Reformer virtuell in drei Millionen Abschnitte. So ließ sich selbst das komplexe und turbulente Strömungsverhalten der Gase berechnen.

Nach nur jeweils drei bis acht Stunden Rechenzeit lag die Vorhersage für eine Variante bereit. Für ein Reformerdesign wurden in der Regel drei bis sieben Varianten berechnet, beim letzten Design aber ganze zwanzig. Insgesamt wurden so ab 2004 für die strömungstechnischen Analysen der Reformierungsapparate über 8000 Stunden Rechenzeit benötigt. "Dieses Ergebnis zeigt, wie Supercomputer selbst komplexe Probleme in den Ingenieurwissenschaften lösen können", sagt Prof. Dr. Dr. Thomas Lippert, Leiter des Jülich Supercomputing Centre.

In weiteren Arbeitsschritten werden Ralf Peters und Kollegen erste Brennstoffzellen mit ihrem langlebigen Reformer verknüpfen. Auf dem Weg zur Anwendungsreife für diese elegante Stromgewinnung aus Diesel und Kerosin hat sich das Forschungszentrum bereits ein Patent auf den Reformer gesichert. Unterstützt durch Förderprogramme des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie und über eine enge Zusammenarbeit mit dem Flugzeugbauer Airbus soll dann ein marktfähiges Produkt entstehen.

Pressekontakt:
Kosta Schinarakis, Tel. 02461 61-4771,
E-Mail: k.schinarakis@fz-juelich.de

Kosta Schinarakis | Forschungszentrum Jülich GmbH
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Berichte zu: Brennstoffzelle Treibstoff

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Neue Sensortechnik für E-Auto-Batterien
08.12.2016 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Siliziumsolarzelle des ISFH erzielt 25% Wirkungsgrad mit passivierenden POLO Kontakten
08.12.2016 | Institut für Solarenergieforschung GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops