Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Mikrosystemtechnik durchgeführt. Ziel des Projektes war es, neuartige Wärmetransfertechnologien zur thermischen Ankopplung einer Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzelle an ein Wärmereservoir einzusetzen. Heutzutage finden Wärmetransfertechnologien bereits in einer Vielzahl von Bereichen ihre Anwendung, z.B. zur Kraft-Wärme-Kopplung in Gebäuden oder zur PC-Kühlung. Aus der Literatur sind bereits Wärmetransferkomponenten, die durch veränderte Geometrien und geeignete Materialwahl miniaturisiert wurden, bekannt. Bei der entwickelten Wärmetransferkomponente handelt es sich um eine Heatpipe, die in die Bipolarplatten des Brennstoffzellen-Stacks integriert werden sollte. Damit wird es ermöglicht, die Brennstoffzelle in der Startphase auf die notwendige Arbeitstemperatur aufzuheizen, sowie die während des Betriebes erzeugte thermische Energie abzuführen und in einem externen Wärmereservoir zu speichern. Projektidee war es, die Bipolarplatten und Heatpipes aus einem Material herzustellen. An das Material werden folgende Anforderungen gestellt: hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit sowie hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit bei der anvisierten Temperatur von 160 C bis 180 C. Zudem sollte das Material mit etablierten Verfahren aus der Mikrotechnologie strukturiert werden können. Die Innovationen beruhten auf dem neuen Materialkonzept und der Integration der Heatpipes in die Bipolarplatten eines Brennstoffzellen-Stacks. Zudem sollten andere Wärmetransfertechnologien getestet und mit den integrierten Siliziumheatpipes verglichen werden. Die beiden Partner IMTEK und Fraunhofer ISE konnten erfolgreich aufzeigen, dass Heatpipes als Wärmetransferkomponente in Brennstoffzellen, insbesondere Hochtemperatur-Brennstoffzellen, eingesetzt werden können.
Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Ziel des Projektes war es, neuartige Wärmetransfertechnologien zur thermischen Ankopplung einer Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzelle an ein Wärmereservoir einzusetzen. Heutzutage finden Wärmetransfertechnologien bereits in einer Vielzahl von Bereichen ihre Anwendung, z.B. zur Kraft-Wärme-Kopplung in Gebäuden oder zur PC-Kühlung. Aus der Literatur sind bereits Wärmetransferkomponenten, die durch veränderte Geometrien und geeignete Materialwahl miniaturisiert wurden, bekannt. Bei der entwickelten Wärmetransferkomponente handelt es sich um eine Heatpipe, die in die Bipolarplatten des Brennstoffzellen-Stacks integriert werden sollte. Damit wird es ermöglicht, die Brennstoffzelle in der Startphase auf die notwendige Arbeitstemperatur aufzuheizen, sowie die während des Betriebes erzeugte thermische Energie abzuführen und in einem externen Wärmereservoir zu speichern. Projektidee war es, die Bipolarplatten und Heatpipes aus einem Material herzustellen. An das Material werden folgende Anforderungen gestellt: hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit sowie hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit bei der anvisierten Temperatur von 160 C bis 180 C. Zudem sollte das Material mit etablierten Verfahren aus der Mikrotechnologie strukturiert werden können. Die Innovationen beruhten auf dem neuen Materialkonzept und der Integration der Heatpipes in die Bipolarplatten eines Brennstoffzellen-Stacks. Zudem sollten andere Wärmetransfertechnologien getestet und mit den integrierten Siliziumheatpipes verglichen werden. Die beiden Partner IMTEK und Fraunhofer ISE konnten erfolgreich aufzeigen, dass Heatpipes als Wärmetransferkomponente in Brennstoffzellen, insbesondere Hochtemperatur-Brennstoffzellen, eingesetzt werden können.
Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Für eine optimale Leistungsfähigkeit von Brennstoffzellen und möglichst geringe Degradation ist eine homogene elektrochemische Aktivität und Temperatur über den gesamten Bereich der Elektroden erwünscht, da eine inhomogene Stromdichte- oder Temperaturverteilung zu einer verringerten Nutzung der Reaktanden oder des Katalysators führt, was sich in einem erniedrigten Wirkungsgrad niederschlägt. Auch die Langzeitstabilität von Zellkomponenten kann durch die ungleichmäßige Verteilung der elektrischen und thermischen Eigenschaften über die Zelle negativ beeinflusst werden. Daher besteht bei den Entwicklern von Brennstoffzellen der starke Wunsch, über entsprechende zu entwickelnde analytische Methoden Informationen über die lokale Verteilung der elektrischen, chemischen und thermischen Eigenschaften zu erhalten, die für eine Verbesserung der Zellen und des Designs genutzt werden können. Im Bereich der Niedertemperatur-Polymermembran-Brennstoffzellen wurden hier vor einigen Jahren umfangreiche Entwicklungen hauptsächlich zur Messung der Stromdichteverteilung begonnen, während es im Bereich der oxidkeramischen Hochtemperaturbrennstoffzelle auf Grund der erhöhten Anforderungen bei den hohen Betriebstemperaturen von 700-1000 C bisher erst relativ wenige Ansätze für eine ortsaufgelöste Messtechnik gab. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist das detaillierte Verständnis der grundlegenden Ursachen, insbesondere der Zusammenhänge von örtlichen Inhomogenitäten mit Betriebsbedingungen, Zellgeometrie und Zellleistung. Hierzu wird in einem integrierten Ansatz insbesondere die Kombination von hochentwickelten experimentellen Methoden mit detaillierten physikalisch-chemischen Modellen und Simulationsrechnungen zum Einsatz gebracht. Die Simulationsrechnungen erlauben die Vorhersage der örtlich verteilten Konzentrationen von Gasphasen-Spezies und Temperatur sowohl in den Gaskanälen als auch innerhalb der porösen Elektroden. Durch das Zusammenspiel von Experiment und Modellierung in einem iterativen Prozess soll ein hinreichend detailliertes Modell erhalten werden, das den komplexen Vorgängen innerhalb der SOFC gerecht wird.
Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen durchgeführt. Für eine optimale Leistungsfähigkeit von Brennstoffzellen und möglichst geringe Degradation ist eine homogene elektrochemische Aktivität und Temperatur über den gesamten Bereich der Elektroden erwünscht, da eine inhomogene Stromdichte- oder Temperaturverteilung zu einer verringerten Nutzung der Reaktanden oder des Katalysators führt, was sich in einem erniedrigten Wirkungsgrad niederschlägt. Auch die Langzeitstabilität von Zellkomponenten kann durch die ungleichmäßige Verteilung der elektrischen und thermischen Eigenschaften über die Zelle negativ beeinflusst werden. Daher besteht bei den Entwicklern von Brennstoffzellen der starke Wunsch, über entsprechende zu entwickelnde analytische Methoden Informationen über die lokale Verteilung der elektrischen, chemischen und thermischen Eigenschaften zu erhalten, die für eine Verbesserung der Zellen und des Designs genutzt werden können. Im Bereich der Niedertemperatur-Polymermembran-Brennstoffzellen wurden hier vor einigen Jahren umfangreiche Entwicklungen hauptsächlich zur Messung der Stromdichteverteilung begonnen, während es im Bereich der oxidkeramischen Hochtemperaturbrennstoffzelle auf Grund der erhöhten Anforderungen bei den hohen Betriebstemperaturen von 700-1000 C bisher erst relativ wenige Ansätze für eine ortsaufgelöste Messtechnik gab. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist das detaillierte Verständnis der grundlegenden Ursachen, insbesondere der Zusammenhänge von örtlichen Inhomogenitäten mit Betriebsbedingungen, Zellgeometrie und Zellleistung. Hierzu wird in einem integrierten Ansatz insbesondere die Kombination von hochentwickelten experimentellen Methoden mit detaillierten physikalisch-chemischen Modellen und Simulationsrechnungen zum Einsatz gebracht. Die Simulationsrechnungen erlauben die Vorhersage der örtlich verteilten Konzentrationen von Gasphasen-Spezies und Temperatur sowohl in den Gaskanälen als auch innerhalb der porösen Elektroden. Durch das Zusammenspiel von Experiment und Modellierung in einem iterativen Prozess soll ein hinreichend detailliertes Modell erhalten werden, das den komplexen Vorgängen innerhalb der SOFC gerecht wird.
Das Projekt "Entwicklung, Bau, Betrieb und Simulation eines 1 kW-HT-PEMFC-Stacks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Zielsetzung: Im Rahmen des Projekts soll ein Hochtemperatur-PEMFC-Stack (HT-PEMFC) mit einer Leistung von einem kWel. entwickelt, gebaut, betrieben und simuliert werden. Für die Auslegung des Stacks wird auf die aus dem Niedertemperatur-PEMFC-Feld bekannten Techniken des Stackbaus sowie auf die vorhandenen Kenntnisse aus der PAFC- und SOFC-Technik zurückgegriffen. Begleitend zur Konstruktion und zum Betrieb des Stacks wird eine Modellierung und Simulation des HT-PEMFC-Stacks erstellt und anhand der Betriebsdaten validiert. Weiterhin werden im Rahmen des Rahmen des Betriebs geeignete Betriebsführungsstrategien und Diagnoseverfahren entwickelt, welche einen sicheren Betrieb dieser Stacks sowie eine online-Zustandsbestimmung (state of health) erlauben.
Das Projekt "Development of an internal Reforming Alcohol High Temperature PEM Fuel Cell Stack" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Mikrotechnik Mainz e.V. & Co. KG durchgeführt. The main objective of the proposal is the development of an internal reforming alcohol high temperature PEM fuel cell. Accomplishment of the project objective will be made through: Design and synthesis of robust polymer electrolyte membranes for HT-PEMFCs, which will be functional within the temperature range of 190-22OoC. Development of alcohol (methanol or ethanol) reforming catalysts for the production of CO-free hydrogen in the temperature range of HT PEMFCs, i.e. at 190-220oC. Integration of reforming catalyst and high temperature MEA in a compact Internal Reforming Alcohol High Temperature PEMFC (IRAFC). Integration may be achieved via different configurations as related to the Position of the reforming catalyst. The proposed compact system does away with conventional fuel processors and allows for efficient heat management. since the 'waste' heat produced by the fuel cell is in-situ utilized to drive the endothermic reforming reaction. The targeted power density of the system is 0.15 W/cm2 at a ceil voltage ofü.7 V. Thus, the concepts of a catalytic reformer and of a fuel cell are combined in a single, simplified direct alcohol (e.g. methanol) High Temperature PEM fuel cell reactor. The heart of the system is the membrane electrode assembly (MEA) comprising a high-temperature proton-conducting electrolyte sandwiched between the anodic (reforming catalyst + PUC) und cathodic Pt/C gas diffusion electrodes. According to the configuration und the operating conditions described above, the IRAFC is expected to be auto thermal, highly efficient and with zero CO emissions. In addition, the direct consumption ofH2 by the MEA (fuel cell) and the electrochemical promotion effect is expected to enhance the kinetics of reforming reactions, thus facilitating the efficient operation of the reforming catalyst at temperatures below 220 C.
Das Projekt "Teilvorhaben: EBZ-Entwicklung des SOFC-APU-Systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EBZ Entwicklungs- und Vertriebsgesellschaft Brennstoffzelle mbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ESYRE ist die Entwicklung einer möglichst effizienten Prozesskette zur Erzeugung synthetischen Diesels aus erneuerbarer Energie sowie dessen Rückverstromung über die Brennstoffzellentechnologie. Fokussiert wird dabei die Anwendung im Schwerlast- und Bahnverkehr. Die effiziente Darstellung des Kraftstoffs erfolgt dabei über einen hochtemperaturelektrolysebasierten Power-to-Liquid-Prozess. Für die Rückverstromung in einem APU-System soll die Hochtemperaturbrennstoffzelle zum Einsatz kommen. Im Rahmen einer techno-ökonomischen Bewertung soll die Prozesskette für das adressierte Anwendungsgebiet bewertet werden. Das von der EBZ bearbeitete Teilvorhaben 'Entwicklung des SOFC-APU-Systems' hat dabei die Entwicklung, den Aufbau und Testbetrieb des Systems unter Labor- sowie unter realen Betriebsbedingungen zum Ziel. Zur Demonstration der Praxistauglichkeit soll der Testbetrieb in einer Lokomotive oder einem Triebzug erfolgen. Der besondere Fokus dieses Projektes liegt dabei im Nachweis der Nutzbarkeit mit synthetischen Kraftstoffen, denen zukünftig eine wesentliche Bedeutung im Verkehrssektor zugemessen wird.
Das Projekt "Entwicklung langzeitstabiler HT-PEM MEA´s und Stacks zur Realisierung eines modularen BHKW (CISTEM)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NEXT ENERGY, EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie e.V. durchgeführt. Projektbeschreibung: Eine solide Bereitstellung von Strom und Wärme im Haushaltsbereich ist eines der Hauptanliegen der Energieversorgung auf europäischer Ebene. Der zunehmende Anteil elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie führt dazu, dass sich Energie-Angebot und -Nachfrage zum Teil nicht decken. Da der Marktanteil an Raumwärme und häuslicher elektrischer Energie an der gesamten Energieversorgung sehr bedeutsam ist, könnte mit einer neuen Technologie, die Energie sowohl effizient erzeugen als auch speichern kann, die Stabilität des europäischen Energienetzes erheblich verbessert werden. Die zentrale Idee des Projektes CISTEM ist, die Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellentechnologie für Blockheizkraftwerke (BHKW) nutzbar zu machen. Dies erfordert die Entwicklung einer neuen Brennstoffzellentechnologie für die speziellen Anforderungen des BHKW in Bezug auf Effizienz, Kosten und Lebensdauer. Gleichzeitig können bei der Entwicklung des BHKW-Systems die speziellen Vor- und Nachteile der Brennstoffzellentechnologie so berücksichtigt werden, dass ein optimales Systemdesign entsteht. Das Brennstoffzellen-BHKW soll Wärme und Strom für größere Gebäude bzw. kleine Siedlungen erzeugen. Projektziele: Innerhalb von CISTEM wird die Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellentechnologie (HT-PEM) für die Anwendung in BHKW weiterentwickelt. Dazu soll ein BHKW-System mit einer Leistung von bis zu 100 kWel entworfen werden, das modular aus Brennstoffzelleneinheiten mit je 5 kWel besteht. Parallel dazu wird die HT-PEM Technologie weiterentwickelt, um die Lebensdauer- und Leistungsanforderungen zu erfüllen. Der modulare Aufbau mit flexibler Anzahl an Brennstoffzelleneinheiten ermöglicht eine optimale Anpassung des BHKW-Systems an den Wärme- und Strombedarf von Gebäuden bzw. Siedlungen in unterschiedlichen Größenordnungen. Das BHKW-System wird zudem so ausgelegt, dass es sowohl mit Wasserstoff als auch mit Erdgas betrieben werden kann. Überschüssige elektrische Energie aus Windkraft, die nicht in das Netz eingespeist werden kann, könnte beispielsweise für die Elektrolyse von Wasserstoff und Sauerstoff verwendet werden, um beide zunächst zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt im KWK-System bedarfsgerecht zu nutzen. Damit ließe sich durch das Brennstoffzellen-BHKW eine Speicherwirkung elektrischer Energie erzielen. Das HT-PEM-System soll eine Verbesserung des elektrischen Wirkungsgrads der Membrane Electrode Assembly (MEA) von mehr als 20 % im Vergleich zu aktuell erhältlichen HT-PEM-Systemen erreichen. Der elektrische Gesamt-Wirkungsgrad soll bei mindestens 45 % liegen. In Kombination mit der Wärmenutzung wird damit ein elektrisch-thermischer Gesamtwirkungsgrad von mehr als 95 % erreicht.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-14: Elektrochemische Verfahrenstechnik durchgeführt. In den kommenden Jahren wird sich die Nutzung von effizienten, dezentralen mikroKWK-Systemen zur Deckung des Strom- und Wärmebedarfs im Gebäudesektor deutlich erhöhen. Wichtig ist, dass die bereits jetzt am Markt erhältlichen Brennstoffzellensysteme, die auf den Betrieb mit Erdgas ausgelegt wurden, auch in Zukunft, das heißt bei der angestrebten Erhöhung des H2-Anteils im Gasverteilnetz oder bei Umstellung auf 100 % H2 genutzt werden können. Damit wird für mögliche Kunden und Investoren die Planungssicherheit für den Betrieb solcher Systeme verbessert. Gleichzeitig sind Wasserstoff und andere regenerative Gase hochwertige Energieträger und müssen besonders effizient genutzt werden. Daher soll der Wasserstoffeinsatz im Zusammenspiel mit der heterogenen Gebäudestruktur und dem energetischen Gebäudezustand für eine optimale Sanierungsstrategie unter Betrachtung der Anlagendimensionierung und Wasserstoffanteile analysiert werden. Auf der verfahrenstechnischen Seite ergibt sich daraus für die Brenngaserzeugung eine Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen, der die Systeme durch Anpassung der eingesetzten Komponenten und einen neu zu entwickelnden Regelungsansatz gerecht werden müssen. Dazu sollen in diesem Projekt die Grundlagen geklärt und innovative Herangehensweisen entwickelt werden. Die Forschungsarbeiten im Hinblick auf die Ertüchtigung der Brennstoffflexibilität bei der Reformierung in Kombination mit einer sehr fortschrittlichen Steuerungs- und Regelungstechnik adressieren TRL 3-5. Wichtige Bausteine des Projekts bestehen aus der Analyse relevanter Anwendungsfälle und Versorgungszentren, Entwicklung von Brenngaserzeugungskomponenten bei variabler Gaskomposition sowie von Betriebs- und Regelungskonzepten, Bestimmung der Gaszusammensetzung und den Systemtests im Verbund.
Das Projekt "Maßnahmen zur Erhöhung der Lebensdauer von HT-PEM-BZ unter schadstoffbelasteter Luft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH durchgeführt.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 175 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 175 |
| License | Count |
|---|---|
| open | 175 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 175 |
| Englisch | 9 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 85 |
| Webseite | 90 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 85 |
| Lebewesen & Lebensräume | 72 |
| Luft | 85 |
| Mensch & Umwelt | 175 |
| Wasser | 76 |
| Weitere | 174 |