Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Weltrekord bei Hochtemperatur-Brennstoffzellen

09.06.2004


Jülicher Forscher machen viel versprechende Energietechnologie immer leistungsfähiger



Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich setzen eine neue Bestmarke: Mit Wasserstoff als Brenngas lieferte ein Brennstoffzellenstapel aus 60 planaren - ebenen - Einzelzellen eine Leistung von 13,3 Kilowatt. Das würde genügen, um ein Mehrfamilienhaus zu Spitzenbedarfszeiten mit Strom zu versorgen. Dabei betrug die mittlere Betriebstemperatur lediglich 760 Grad Celsius - eine für Hochtemperatur-Brennstoffzellen mit Festelektrolyt (Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs) relativ niedrige Temperatur, die sich günstig auf die Lebensdauer der verwendeten Materialien auswirkt.



Mit Brennstoffzellen lässt sich besonders viel Strom und Wärme aus Brennstoffen wie Wasserstoff und Erdgas herausholen. Dabei entsteht im Wasserstoff-Betrieb überhaupt kein Treibhausgas Kohlendioxid, im Erdgas-Betrieb erheblich weniger als bei Verbrennungsmotoren und Heizkesseln. Heiße Kandidaten für den künftigen Einsatz in Gebäuden, Kraftwerken und Fahrzeugen sind Hochtemperatur-Brennstoffzellen mit Festelektrolyt (englisch: Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs).

Am Forschungszentrum Jülich bauen die Forscher SOFCs, die sich durch einen dünnen Elektrolyten und ebene Einzelzellen auszeichnen. Jetzt haben Wissenschaftler des Jülicher Instituts für Werkstoffe und Verfahren der Energietechnik (IWV) und der Zentralabteilung Technologie (ZAT) 60 solcher Zellen zu einem Stapel (Stack) verschaltet und mit Wasserstoff so betrieben, dass an keiner Stelle 800 Grad Celsius deutlich überschritten wurden. Der etwa 40 Zentimeter hohe Stack lieferte eine Leistung von 13.300 Watt. Diese Forschung wird unter anderem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit und von der EU mit Projektmitteln gefördert.

Methan als Brennstoff wird auf Grund der herrschenden Temperatur direkt im Stack in Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt - ein Vorteil der SOFC gegenüber anderen Brennstoffzellen-Typen. Dadurch ist die SOFC besonders effizient. Außerdem kann der Aufbereitungsaufwand für das hauptsächlich aus Methan bestehende Erdgas gering gehalten werden. Das senkt die Kosten für das Gesamtsystem und ermöglicht außerdem den Einsatz in Fahrzeugen zur Bordstromversorgung. Mit einem solchen Methan-Wasserstoff-Gemisch erreichte der Stack noch eine Leistung von 11.900 Watt.

Der Jülicher Brennstoffzellen-Stapel läuft inzwischen seit über 1100 Stunden im Dauerbetrieb. In dieser Zeit hat er nur etwa drei Prozent an Leistung verloren. "Zurückzuführen ist das auf das Verhalten einzelner Zellebenen, weniger auf das ’Altern’ des gesamten Stapels", berichtet Dr. Robert Steinberger-Wilckens, Leiter des Projekts Brennstoffzelle am Forschungszentrum Jülich.

SOFC-Weltrekorde "made in Jülich" haben schon fast Tradition: Es ist das dritte Mal, dass die Wissenschaftler des Projekts Brennstoffzelle eine Bestmarke vermelden. Zuletzt hatten sie vor rund zwei Jahren mit 40 Einzelzellen im Wasserstoffbetrieb 9,2 Kilowatt erzielt. "Es wäre ein Irrtum zu denken, die aktuelle Leistungssteigerung auf 13,3 Kilowatt wäre lediglich ein Resultat der Erhöhung der Zellenanzahl von 40 auf 60", betont Steinberger-Wilckens. Denn der aktuelle Rekord wurde bei mehr als 100°C niedrigeren Temperaturen erreicht. Damit gelang der Nachweis, dass bei gleicher Leistung mit verbesserten SOFC-Zellen die Betriebstemperatur deutlich gesenkt werden kann, um so eine erheblich längere Lebensdauer der Stacks zu erzielen. Zu diesem Fortschritt tragen auch Verbesserungen bei der Fügetechnik und der speziell in Jülich entwickelte Stahl "JS-3" bei.

Für die stationäre Stromversorgung sind Betriebszeiten von über 40.000 Stunden notwendig. Für den Einsatz in Fahrzeugen reichen dagegen 5.000 bis 10.000 Stunden aus. "Wir sind dem Ziel, solche Betriebszeiten zu realisieren, wieder ein gutes Stück näher gekommen", freut sich Steinberger-Wilckens.

Peter Schäfer | idw
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Ein leistungsfähiges Lasersystem für anspruchsvolle Experimente in der Attosekunden-Forschung
19.07.2017 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Solarenergie unterstützt Industrieprozesse
17.07.2017 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur 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: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Im Focus: Das Proton präzise gewogen

Wie schwer ist ein Proton? Auf dem Weg zur möglichst exakten Kenntnis dieser fundamentalen Konstanten ist jetzt Wissenschaftlern aus Deutschland und Japan ein wichtiger Schritt gelungen. Mit Präzisionsmessungen an einem einzelnen Proton konnten sie nicht nur die Genauigkeit um einen Faktor drei verbessern, sondern auch den bisherigen Wert korrigieren.

Die Masse eines einzelnen Protons noch genauer zu bestimmen – das machen die Physiker um Klaus Blaum und Sven Sturm vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

Technologietag der Fraunhofer-Allianz Big Data: Know-how für die Industrie 4.0

18.07.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - September 2017

17.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

1,4 Millionen Euro für Forschungsprojekte im Industrie 4.0-Kontext

20.07.2017 | Förderungen Preise

Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen

20.07.2017 | Physik Astronomie

Bildgebung von entstehendem Narbengewebe

20.07.2017 | Biowissenschaften Chemie