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 Digitale Messtaster von WayCon – höchst präzise und vielseitig einsetzbar
14.11.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

nachricht FAU-Forscher entwickeln neues Materialsystem für effiziente und langlebige Solarzellen
10.11.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte