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Projektstart: Scale-up und Formgebung von Katalysatoren für Brennstoffzellen

12.04.2019

Katalysatoren sind unverzichtbare Bestandteile für Brennstoffzellensysteme. Das Fraunhofer UMSICHT und der Brennstoffzellenproduzent GenCell haben ein Projekt gestartet, um größere Mengen eines neuartigen Katalysators für Praxistests in Brennstoffzellen herzustellen. Der Katalysator kann effizient Ammoniak zu Wasserstoff und Stickstoff umwandeln.

Brennstoffzellen zeichnen sich durch einen hohen elektrischen Wirkungsgrad und kompakte Bauweise aus. Sie sind deshalb für den Einsatz in der netzunabhängigen Stromversorgung oder als Notstromaggregate prädestiniert.


2-l-Präparationanlage beim Fraunhofer UMSICHT für ein erstes Scale-up von Katalysatorsynthesen.

© Fraunhofer UMSICHT


Besuch der Mitarbeitenden von GenCell aus Israel am Fraunhofer UMSICHT

© Fraunhofer UMSICHT

Die alkalischen Brennstoffzellensysteme des israelischen Herstellers GenCell nutzen Wasserstoff und Sauerstoff, um elektrischen Strom bereitzustellen, wobei Wasser als Reaktionsprodukt entsteht.

Zur Sicherstellung der Wasserstoffversorgung dient dabei Ammoniak – eine wasserstoffhaltige Verbindung, die vergleichsweise einfach gespeichert und transportiert werden kann. Das Ammoniak wird am Standort der Brennstoffzelle durch eine katalytische Reaktion zersetzt, und das entstandene Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff direkt in die Brennstoffzelle eingespeist.

Neuer Katalysator zur Ammoniakzersetzung

In einem gemeinsamen Projekt mit GenCell wurde in der Arbeitsgruppe »Materialien und Katalyse« von Prof. Malte Behrens an der Universität Duisburg-Essen ein neuartiger, effizienter Katalysator zur Ammoniakzersetzung im Labormaßstab erfolgreich synthetisiert und getestet. Es folgt nun der nächste Schritt, ein Praxistest des Katalysators unter technischen Bedingungen.

Für den Praxistest führt das Fraunhofer UMSICHT ein Scale-up der Katalysatorsynthese durch, um anschließend Katalysatorformkörper herzustellen. Die Abmessungen des Formkörpers werden an die Dimensionen des technischen Reaktors, in dem die Ammoniakzersetzung stattfindet, angepasst.

»Das Scale-up der Katalysatorsynthese wird in einer temperierbaren 20-l-Präparationsanlage durchgeführt, die es ermöglicht, den Katalysator im Kilogramm-Maßstab herzustellen«, erklärt Heiko Lohmann aus der Abteilung Chemische Energiespeicher beim Fraunhofer UMSICHT.

Die so produzierte Katalysatormenge wird mittels eines Extruders zu den gewünschten Formkörpern verarbeitet, wobei eine speziell angefertigte Matrize zum Einsatz kommt. Mit dem Extruder können pro Stunde bis zu 2 kg Katalysatorformkörper hergestellt werden.

Forschungsdienstleister im Bereich Katalyse

Das Fraunhofer UMSICHT versteht sich als Bindeglied zwischen akademischer Forschung und Industrie, um aussichtsreiche katalytische Materialien und Prozesse in die technische Anwendung zu überführen. Hierfür steht eine umfangreiche technische Ausstattung zur Verfügung, mit der Katalysatoren synthetisiert, charakterisiert und getestet werden können.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Sebastian Hagedorn M. A.
Redaktion
Telefon +49 208 8598-1303
Fax +49 208 8598-1289

Dipl.-Chem.-Ing. Heiko Lohmann
Gruppenleiter Katalytische Verfahren
Telefon +49 208 8598-1197

Originalpublikation:

https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/presse-medien/pressemitteilungen/2019/katal...

Weitere Informationen:

https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/ueber-fraunhofer-umsicht/ausstattung/labors...

Dipl.-Chem. Iris Kumpmann | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

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