Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

1000-Watt-Schallmauer durchbrochen - Meilenstein der Brennstoffzellen-Entwicklung erreicht

02.02.2001


Rekordhalter aus Jülich: Mit diesem Brennstoffzellen-Stapel SOFC) erzielten Jülicher Forscher erstmals mehr als 1000 Watt Leistung.


Die Erdatmosphäre erwärmt sich. Smog plagt sommers wie winters den Großstadtmenschen. Daran sind maßgeblich Emissionen Schuld, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe frei werden: Treibhausgase, Spurengase, Staub usw. Viele Staaten der Welt wollen deshalb den Schadstoffausstoß reduzieren. Hierzu eignet sich die Brennstoffzelle ? als langfristige Alternative zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren und Kraftwerken. Auf dem Weg zu leistungsfähigen Brennstoffzellen für die dezentrale Energieversorgung ist Jülicher Forschern nun ein Durchbruch gelungen: Sie erzielten erstmals über 1000 Watt Leistung mit einer Brennstoffzelle, die mit einer zukunftsträchtigen Variante, der "SOFC", arbeitet.

Im Forschungszentrum Jülich sind Brennstoffzellen für die verschiedensten Anwendungen in Entwicklung. Eine davon ist die SOFC ? Solid Oxide Fuel Cell, auf Deutsch: oxidkeramische Brennstoffzelle. Diese "Hochtemperatur-Brennstoffzelle" soll eines Tages die dezentrale Energieversorgung ermöglichen: im Kleinkraftwerk, im Mehrfamilienhaus und im Auto. Jülicher Wissenschaftler haben hierzu eine neue Architektur für SOFC erarbeitet - mit Erfolg, wie sich nun zeigt: Mit ihrer innovativen Brennstoffzelle durchbrachen die Forscher erstmals die "1000-Watt-Schallmauer". Genauer: Der mit Wasserstoff und Luft betriebene Brennstoffzellen-Stapel lieferte sogar 1600 Watt (1,6 Kilowatt).

"Andere Entwickler haben zwar auch schon eine ähnlich hohe Leistung erreicht, allerdings mit deutlich kleineren Einzelzellen. Unsere keramischen Zellen haben eine Größe von 25 mal 25 Quadratzentimetern ? weltweit ein Spitzenwert", sagt Dr. Klaus Bonhoff, Leiter des Projekts Brennstoffzelle im Forschungszentrum Jülich. Und anders als bei Brennstoffzellen zur Versorgung von Laptops und anderen elektrischen Kleingeräten zählt bei Brennstoffzellen für die dezentrale Energieversorgung die Größe. Größere Brennstoffzellen bedeuten auch mehr Leistung. "Wir wollen spätestens im Jahr 2003 mit unserem neuen SOFC-Design 20 Kilowatt erzeugen", sagt Bonhoff.

Brennstoffzellen mit einer Leistung zwischen einem und 1000 Kilowatt sind ideal für die dezentrale Energieversorgung. Sie versorgen große Gebäudekomplexe ebenso mit Strom wie mehrere Einzelgebäude. Zusätzlich kann die Wärme, die bei der Umsetzung des Wasserstoffs in der Brennstoffzelle frei wird, zu Heizzwecken verwendet werden. Damit erreicht die Brennstoffzelle heute schon einen Wirkungsgrad ähnlich dem der modernsten GuD-Kraftwerke (Kopplung von Gas- und Dampfturbine in einem Kombiprozess). "Das Entwicklungspotential ist bei der Brennstoffzellen-Technik aber deutlich größer als bei den vergleichbaren Technologien", erklärt Bonhoff.

Unschlagbar ist die Brennstoffzelle in Sachen Emissionen. Während ein Kubikmeter Abgas eines modernen Erdgas-GuD-Kraftwerks noch rund 100 Milligramm Stickoxide enthält, sind es bei der Brennstoffzelle nur noch ein Zwanzigstel. Der Kohlenmonoxid-Ausstoß beläuft sich bei der Brennstoffzelle auf ein Zehntel. Staub- und Schwefeldioxid-Emissionen, beim GuD-Kraftwerk noch nennenswerte Größen, entfallen bei der Brennstoffzelle völlig. Damit bietet die Brennstoffzelle die Möglichkeit, Emissionen zu verringern und so dem Treibhauseffekt und Smog entgegenzuwirken.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit für SOFC sieht Bonhoff im Bereich der Bordenergieversorgung für Kraftfahrzeuge. Schon jetzt liegt der Bordnetzverbrauch von PKWs bei mehreren Kilowatt, Tendenz steigend. Momentan wird diese Leistung mit der Lichtmaschine bereitgestellt. "Wenn man in Fahrzeugen der oberen Mittelklasse die Lichtmaschine durch eine Brennstoffzellenanlage ersetzt, lässt sich bis zu 20 Prozent Kraftstoff sparen", rechnet Bonhoff vor.

Die Jülicher Forscher verfolgen ein neues Konzept, um die Leistungsfähigkeit der oxidkeramischen Brennstoffzelle zu steigern und gleichzeitig die Herstellungskosten zu senken. "Wir haben versucht von den teuren Spezialmaterialien wegzukommen, die momentan für Hochtemperatur-Brennstoffzellen nötig sind", sagt Bonhoff. Die Forscher reduzierten außerdem die Schichtdicken des Elektrolyten auf ein Zehntel der ursprünglichen Stärke. "Mit diesem Konzept konnten wir die Betriebstemperatur der SOFC ? bei gleicher Leistung ? um rund 200 Grad Celsius senken. Die Kosten haben wir damit ebenfalls deutlich gedrückt", resümiert Bonhoff

Peter Schäfer | idw

Weitere Berichte zu: Brennstoffzelle Energieversorgung Kilowatt SOFC

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Sprit sparen auf dem Acker
20.11.2019 | Technische Universität Braunschweig

nachricht Energiesysteme neu denken - Lastmanagement mit Blockheizkraftwerk
19.11.2019 | Fraunhofer-Gesellschaft

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: With artificial intelligence to a better wood product

Empa scientist Mark Schubert and his team are using the many opportunities offered by machine learning for wood technology applications. Together with Swiss Wood Solutions, Schubert develops a digital wood-selection- and processing strategy that uses artificial intelligence.

Wood is a natural material that is lightweight and sustainable, with excellent physical properties, which make it an excellent choice for constructing a wide...

Im Focus: Eine Fernsteuerung für alles Kleine

Atome, Moleküle oder sogar lebende Zellen lassen sich mit Lichtstrahlen manipulieren. An der TU Wien entwickelte man eine Methode, die solche „optischen Pinzetten“ revolutionieren soll.

Sie erinnern ein bisschen an den „Traktorstrahl“ aus Star Trek: Spezielle Lichtstrahlen werden heute dafür verwendet, Moleküle oder kleine biologische Partikel...

Im Focus: Atome hüpfen nicht gerne Seil

Nanooptische Fallen sind ein vielversprechender Baustein für Quantentechnologien. Forscher aus Österreich und Deutschland haben nun ein wichtiges Hindernis für deren praktischen Einsatz aus dem Weg geräumt. Sie konnten zeigen, dass eine besondere Form von mechanischen Vibrationen gefangene Teilchen in kürzester Zeit aufheizt und aus der Falle stößt.

Mit der Kontrolle einzelner Atome können Quanteneigenschaften erforscht und für technologische Anwendungen nutzbar gemacht werden. Seit rund zehn Jahren...

Im Focus: Der direkte Weg zur Phosphorverbindung: Regensburger Chemiker entwickeln Katalysemethode

Wissenschaftler finden effizientere und umweltfreundlichere Methode, um Produkte ohne Zwischenstufen aus weißem Phosphor herzustellen.

Pflanzenschutzmittel, Dünger, Extraktions- oder Schmiermittel – Phosphorverbindungen sind aus vielen Mitteln für den Alltag und die Industrie nicht...

Im Focus: Atoms don't like jumping rope

Nanooptical traps are a promising building block for quantum technologies. Austrian and German scientists have now removed an important obstacle to their practical use. They were able to show that a special form of mechanical vibration heats trapped particles in a very short time and knocks them out of the trap.

By controlling individual atoms, quantum properties can be investigated and made usable for technological applications. For about ten years, physicists have...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage 2020: „Mach es einfach!“

18.11.2019 | Veranstaltungen

Humanoide Roboter in Aktion erleben

18.11.2019 | Veranstaltungen

1. Internationale Konferenz zu Agrophotovoltaik im August 2020

15.11.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mit alten Buchenwäldern in Europa regionale Entwicklung stärken

20.11.2019 | Agrar- Forstwissenschaften

Zelltod oder Krebswachstum: eine Frage des Zusammenhalts!

20.11.2019 | Medizin Gesundheit

Einblick in die dunkle Materie des Genoms

20.11.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics