Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nickellegierungen für zukunftsträchtige Brennstoffzellen-Technologie

10.03.2008
Zusammenarbeit zwischen ThyssenKrupp VDM und Forschungszentrum Jülich

Saubere Energie in Form von Wärme und Strom, und das bei hohen Wirkungsgraden: das liefert die Brennstoffzelle, die innovative Energiequelle der Zukunft. Die bekannteste Form ist die Polymer-Brennstoffzelle, die mit reinem Wasserstoff und Luftsauerstoff betrieben wird.

Dass es noch anders geht, zeigen die Entwicklungen des Forschungszentrums Jülich, die mit der Festoxid- oder Hochtemperatur-Brennstoffzelle auf dem Weg sind, Treibstoffe wie Diesel, Benzin oder Methanol mit geringem Arbeitsaufwand einzusetzen. Der Vorteil dieser Technologie liegt auf der Hand: Eine flächendeckende Infrastruktur für Wasserstoff gibt es bislang nicht, die Kraftstoffe dagegen sind überall verfügbar. Entscheidende Werkstoffe für die Fertigung dieser zukunftsträchtigen Brennstoffzellen-Technologie stellt die ThyssenKrupp VDM her, die innerhalb der ThyssenKrupp Stainless AG im Bereich der Hochleistungswerkstoffe tätig ist.

Ein grundlegender Unterschied der beiden Typen, der Wasserstoff-Brennstoffzelle und der Festoxid-Brennstoffzelle, liegt in der Betriebstemperatur: Während die Polymer-Brennstoffzelle Temperaturen von 80 bis 100 Grad Celsius erreicht, klettern die Temperaturen in der so genannten SOFC-Brennstoffzelle auf bis zu 900 Grad. Hier wird das benötigte wasserstoffreiche Gas zuvor bei hoher Temperatur aus dem Kraftstoff gewonnen. Die Bedingungen, die in der Brennstoffzelle herrschen, erfordern besondere Werkstoffe: Für den Betrieb der Zelle liefert ThyssenKrupp VDM den ferritischen Chromstahl Crofer 22 APU ("Auxiliary Power Unit"). Die Legierungszusammensetzung des Werkstoffs optimierte ThyssenKrupp VDM im Rahmen des Forschungsprogramms "ZEUS II" zusammen mit dem Forschungszentrum Jülich. An diesem Verbundprojekt, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt wird, waren unter anderem die Unternehmen BMW, Liebherr und ElringKlinger beteiligt.

... mehr zu:
»APU »Brennstoffzelle »VDM

In der Brennstoffzelle wird das Material in den so genannten Interkonnektoren verwendet. Diese Stahl-Zwischenplatten verbinden die einzelnen Zellen zu einem leistungsfähigen Brennstoffzellen-"Stapel". Die Liste der Anforderungen an den Werkstoff für dieses Bauteil ist lang: Er muss innerhalb der Brennstoffzelle elektrisch leitend, korrosionsfest, mechanisch stabil und belastbar sein, leicht zu verarbeiten und keine negativen Auswirkungen auf die Zelle haben. Crofer 22 APU ist an diese Anforderungen angepasst. "Der Werkstoff ist in seinen Merkmalen einzigartig", so Frank Scheide, zuständiger Sales Manager bei ThyssenKrupp VDM in Werdohl: "Die Bezeichnung ist schon so etwas wie ein Gattungsbegriff". Wichtig für den breiten Einsatz in Brennstoffzellen ist zudem der Preis des Materials. Crofer 22 APU ist im Vergleich zu anderen, für die SOFC geeignete Werkstoffe kostengünstiger. "Wir müssen die Beschaffung des Materials und damit die Fertigung der Brennstoffzelle günstig gestalten. Es geht nicht zuletzt um die Reduktion der Systemkosten", erläutert Dr. Robert Steinberger-Wilckens vom Forschungszentrum Jülich. "Crofer 22 APU lässt sich leicht verarbeiten und besitzt hohe Leitfähigkeit sowie Korrosionsfestigkeit, hat also die richtige Eigenschafts-Kombination." Ein weiterer Vorteil sind die Ausdehnungswerte unter Einfluss von Wärme, die denen der Keramik entsprechen, die für die Zellen verwendet wird. So kommt es zwischen beiden Materialien nicht zu mechanischen Spannungen, die die Keramik beschädigen könnten.

Die aktuellen Entwicklungen lassen die Nachfrage nach geeigneten Werkstoffen für Interkonnektorplatten wachsen. "Vom 100 Kilogramm-Bereich sind wir mittlerweile schon in den Tonnenbereich gelangt - die Nachfrage hat sich innerhalb der letzten zwei Jahre vervielfacht", so Scheide. Crofer 22 APU ist indes nicht der einzige von ThyssenKrupp produzierte Werkstoff, der in der SOFC-Brennstoffzelle Verwendung findet. Hochtemperatur-Nickellegierungen spielen in anderen Baugruppen der SOFC-Zelle wie Wärmetauscher, Reformer und Bipolarplatten eine Rolle.

Die Brennstoffzelle als "Auxiliary Power Unit", also als Hilfs-Stromversorgungsaggregat, soll vielfältig Verwendung finden, vom stationären Einsatz in Gebäuden, Klein- und Blockheizkraftwerken bis zum mobilen Einsatz im Auto, Schiff und U-Boot. Zu Demonstrationszwecken arbeitet diese Art der Brennstoffzelle bereits in Bereich der Hausenergie und mobil als Bordstromversorgung. BMW etwa prüft den Einbau der SOFC-Brennstoffzelle als motorunabhängige Bordstromversorgung in seine Fahrzeuge. Die kleinen dezentralen Kraftwerke sind also auf dem Vormarsch: Sie sind enorm energieeffizient, liefern Wärme und elektrische Energie bei unschädlichen Emissionen - alles Eigenschaften einer erfolgreichen Zukunftstechnologie.

ThyssenKrupp Stainless AG
ZA Öffentlichkeitsarbeit/Vorstandsbüro
Erik Walner
Tel.: 0203 52 - 45130
Fax: 0203 52 - 45132
E-Mail: erik.walner@thyssenkrupp.com

Erik Walner | idw
Weitere Informationen:
http://www.thyssenkrupp-stainless.de

Weitere Berichte zu: APU Brennstoffzelle VDM

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Studie InLight: Einblicke in chemische Prozesse mit Licht
22.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Eigenschaften von Magnetmaterialien gezielt ändern
16.11.2016 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

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...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Flüssiger Wasserstoff im freien Fall

05.12.2016 | Maschinenbau

Forscher sehen Biomolekülen bei der Arbeit zu

05.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungsnachrichten