Das Projekt "Teilvorhaben Lebensdauerverlängerung und Kostenreduktion der Modulkomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FuelCell Energy Solutions GmbH durchgeführt. Reduzierung der Kosten von nicht Wiederholbauteilen wie Modul, Media Supply, Wechselrichter und Nebenaggregaten (Wasseraufbereitung, Hilfsgase, etc.) sowie Prozessoptimierungen in Montage und automatisiertem Anlagenbetrieb und damit Senkung der Produktionskosten für ausgewählte Komponenten der DFC 250 und DFC 400 Module um 20 %. Zusammenführung der bestehenden Designkonzepte & Auswahl der besten Eigenschaften (Detaillierung im AP 110); Entwicklung & Verifizierung eines kostengünstigen und langzeitstabilen Nichtedelmetall-Katalysators (siehe auch Details im AP 240); Senkung der Komponentenkosten für Nichtwiederholkomponenten über das aktuelle Brennstoffzellendesign mit Unterstützung eines externen Beraters mittels einer Kostenwert-Analyse (siehe auch Details im AP 260); Layout- und Kosten-Planung einer in Deutschland basierenden Zellfertigung unter Einbeziehung vorhandener Optimierungspotentiale (siehe auch Details im AP 310); Verbesserung der Qualität und Senkung der Arbeitskosten für die Stack- und Modulmontage durch Optimierung von Prozessen und Methoden unter Einbeziehung der Serienfertigungsdaten der FCE (siehe auch Details im AP 330); Optimierung und Automatisierung des Anlagenbetriebs bei gleichzeitiger sicherer Gewährleistung von Emissionsschutzgrenzwerten durch Verifizierung der Katalysatorenfunktion und softwarebasierender Automatisierung mit hinreichend sicheren Regelungsalgorithmen (siehe auch Details im AP 340).
Das Projekt "Teilvorhaben: MCFC Kerntechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme durchgeführt. Das gemeinsame Entwicklungsprojekt von FuelCell Energy Solutions GmbH Dresden und Ottobrunn sowie dem Fraunhofer IKTS Dresden umfasst die Weiterentwicklung der MCFC Zell- und Modultechnologie auf Basis des durch IKTS übernommenen IP s der ehemaligen MTU Entwicklung in Ottobrunn und des von der Firma FCE Inc. aus den USA in die FCES GmbH eingebrachte IP zu einer neuen integrierten MCFC Technologie der nächsten Generation. Die MCFC-Technologie ist so weiter zu entwickeln, dass eine Steigerung der Leistung um 7 %, der Lebensdauer um 40 % und eine Senkung der Kosten um ca. 30 % gegenüber dem Ist-Stand erreicht wird. Somit wird das Projekt dazu beitragen, die Kosten für durch MCFC-Anlagen erzeugten Strom um mehr als 3 Cent pro kWh zu senken und Netzpreisparität zur erreichen. Im 3-Jahres Zeitraum des geplanten Projektes liegt der Arbeitsschwerpunkt auf der Material- und Technologieentwicklung sowie der Verifizierung auf Modellproben, Zell- und short stack Ebene. Eine Verifizierung auf full-stack Ebene und Validierung im Feld ist einer späteren Projektphase vorbehalten. Die Arbeitspakete des IKTS beziehen sich auf die Felder der Werkstoffentwicklung für die MCFC Zelle (AP111-114), sowie von Werkstoffen und Schlüsselkomponenten des Moduls AP240+250. Weiterhin steht die Simulation des Zellstapels (AP210-230) und die Fertigungstechnologie des Pulverrohstoffs für die Elektrolytmatrix im Mittelpunkt. Im AP270 werden umfangreiche technologiespezifische Testanlagen in Betrieb genommen (Text gekürzt)
Das Projekt "Entwicklung eines Automatisierungskonzepts und der Montagetechnologie für die Fertigung von Brennstoffzellen (BZ)-Stacks auf Basis metallischer und graphitischer Bipolarplatten (BPP) und prototypische Realisierung in einem Versuchsmuster" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von J. Schmalz GmbH durchgeführt. Im Projekt MontaBS soll ein Automatisierungskonzept entwickelt und die Montagetechnologie für die Fertigung von BZ-Stacks auf Basis metallischer und graphitischer Bipolarplatten in einem hinsichtlich Ausbringung und Automatisierungsgrad skalierbaren Versuchsmuster prototypisch realisiert werden. Die Entwicklungsaufgaben behandeln hierbei sowohl die Prozesse und Anlagentechnik für eine BZ-Fertigung als auch die fertigungsgerechte Gestaltung der Produkte und der verbauten Komponenten. Mit der Umsetzung einer prototypischen Versuchsanlage kann die entwickelte Technologie qualifiziert und validiert werden. Dabei werden Stacks verschiedener Formate und Leistungsklassen aufgebaut und erprobt. Darüber hinaus soll basierend auf den Erfahrungen mit dem Stack NM 5 eine Stacktechnologie entwickelt werden, die auf die Anforderungen des Einsatzes unter Automobilbedingungen abzielt. Insbesondere sollen Untersuchungen zum Wasserhaushalt mit verschiedenen Zellkomponenten gemacht werden, um CCM/GDL/Flowfield-Konfigurationen zu erarbeiten, die z.B. eine Reduktion der Befeuchtung erlauben, und die zugehörigen Betriebskonzepte zu entwickeln. Die Entwicklung der Fertigungs- und der Zell-/Stacktechnologie werden aufeinander abgestimmt, hierbei zielt die Produktentwicklung insbesondere auf ein fertigungsgerechtes Design ab.
Das Projekt "Entwicklung von Montagetechnologie und Automatisierungskonzepten für die Fertigung von Brennstoffzellenstacks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ElringKlinger AG durchgeführt. Im Projekt MontaBS soll ein Automatisierungskonzept entwickelt und die Montagetechnologie für die Fertigung von BZ-Stacks auf Basis metallischer und graphitischer Bipolarplatten in einem hinsichtlich Ausbringung und Automatisierungsgrad skalierbaren Versuchsmuster prototypisch realisiert werden. Die Entwicklungsaufgaben behandeln hierbei sowohl die Prozesse und Anlagentechnik für eine BZ-Fertigung als auch die fertigungsgerechte Gestaltung der Produkte und der verbauten Komponenten. Mit der Umsetzung einer prototypischen Versuchsanlage kann die entwickelte Technologie qualifiziert und validiert werden. Dabei werden Stacks verschiedener Formate und Leistungsklassen aufgebaut und erprobt. Darüber hinaus soll basierend auf den Erfahrungen mit dem Stack NM 5 eine Stacktechnologie entwickelt werden, die auf die Anforderungen des Einsatzes unter Automobilbedingungen abzielt. Insbesondere sollen Untersuchungen zum Wasserhaushalt mit verschiedenen Zellkomponenten gemacht werden, um CCM/GDL/Flowfield-Konfigurationen zu erarbeiten, die z.B. eine Reduktion der Befeuchtung erlauben, und die zugehörigen Betriebskonzepte zu entwickeln. Die Entwicklung der Fertigungs- und der Zell-/Stacktechnologie werden aufeinander abgestimmt, hierbei zielt die Produktentwicklung insbesondere auf ein fertigungsgerechtes Design ab.
Das Projekt "Entwicklung eines Automatisierungskonzepts und der Montagetechnologie für die Fertigung von Brennstoffzellen-Stacks auf Basis metallischer und graphitischer Bipolarplatten und prototypische Realisierung in einer Versuchsmusteranlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von U S K Karl Utz Sondermaschinen GmbH durchgeführt. Als Ausgangspunkt werden das Technologiekonzept der zu betrachtenden Brennstoffzellen und die qualitätsbestimmenden Vorgängen zu deren Herstellung erarbeitet. Dafür wird ein Anlagensystem zur vollautomatischen BZ-Montage entworfen. Die Einzelprozesse werden untersucht und deren Parameter labormäßig ermittelt. Danach erfolgt die Entwicklung der einzelnen Funktionseinheiten für die Prozessschritte, d.h. automatisierungsgerechte Bereitstellsysteme für die Komponenten der Brennstoffzelle, Bildverarbeitungs- und Handling-Prozesse, Greifsystem für das Handling der biegeschlaffen/porösen/oberflächenstrukturierten Komponenten, Schraubprozess zum automatischen Verspannen des BZ-Stacks und montageintegrierte Prüfprozesse. Diese werden in einer Versuchsmusteranlage zur Erprobung der Kernprozesse zusammengeführt. Parallel dazu werden die Stackkomponenten qualifiziert hinsichtlich fertigungs-, montage- und automatisierungsgerechter Konstruktion. Zur Erprobung und Validierung der Prozesse und Funktionseinheiten wird eine Versuchsmusteranlage errichtet und in Betrieb genommen. Mit dieser werden die Einzel-Technologien und -Anlagenteile des vollautomatischen Montageprozesses einschließlich Produkt-, Prozess- und Maschinendatenerfassung erprobt und qualifiziert bis zum Nachweis der Umsetzbarkeit in einer darauf basierenden und später zu entwickelnden Produktionsanlage. Begleitend und abschließend werden für das Versuchsmuster eine Konzeptbewertung und Effizienzanalyse durchgeführt. AP1 - Technologiekonzept und Anlagenentwurf AP2 - Vor- und begleitende Untersuchungen AP3 - Entwicklung Prozesse, Verfahren und Anlagentechnik qualitätsbestimmender Vorgänge AP4 - Fertigungs-, montage- und automatisierungsgerechte Produktgestaltung AP5 - Realisierung Versuchsmusteranlage und Grund-Inbetriebnahme AP6 - Erprobung und Qualifizierung Produkt, Technologie und Anlage AP7 - Konzeptbewertung und Effizienzanalyse AP8 - Projektadministration.
Das Projekt "Entwicklung, Bau und Test sowohl an Land als auch auf See eines Demonstrators für ein hochseetaugliches Stromaggregat mit einer Schmelzkarbonat-BZ und synthetischem Dieselbrennstoff XTL" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von OWI Öl-Wärme-Institut Aachen GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Herstellung und Erprobung eines serienorientierten Demonstrators zur Stromerzeugung, der vornehmlich aus einer Brennstoffzelle (MCFC), die an die Bedingungen für die Hochseeschifffahrt angepasst wird, und einer Reformierungseinheit, die mit synthetischem, schwefelfreiem Dieselbrennstoff betrieben wird, besteht. Die Anpassungen im Bereich der Brennstoffzelle werden von MTU durchgeführt. An der OWI GmbH wird ein Prereformer für den synthetischen, schwefelfreien Dieselbrennstoff in drei Schritten entwickelt. Zunächst erfolgt ein Screening von kommerziell verfügbaren Katalysatoren für das Prereforming. Ziel ist die Auswahl eines Katalysators, der die Anforderungen der Brennstoffzelle hinsichtlich Reformatzusammensetzung erfüllt. Zudem müssen geeignete Betriebsparameter bestimmt werden. Der zweite Schritt beinhaltet den Aufbau eines 50 kW Prereformers der mit einem Shortstack bei MTU getestet werden soll. Im dritten Schritt wird das endgültige Prereformermodul in das Gesamtsystem eingebracht. Das Testprogramm für das Gesamtsystem beginnt mit einer Landtestphase. Hier werden zunächst die Einzelkomponenten von MTU, OWI und Imtech in Betrieb genommen und getestet. Nach erfolgreichem Abschluß der Landtestphase wird die Anlage auf ein Schiff der Reederei Braren verbracht, um unter Seebedingungen optimiert zu werden.
Das Projekt "Nanostructured carbon-supported bimetal catalysts for the oxygen reduction at the H2-PEMFC and DMFC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Background: Fuel cells are usually classified into working temperature categories. High temperature fuel cells (HTFC), such as the Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) or the Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) are working in a temperature range of 600-950°C that allows a sufficient conductivity of the electrolyte. State of the art HTFCs have already shown high cell efficiency up to 60%. Low temperature fuel cells (LTFC) are mostly equipped with a polymer membrane such as Nafion whose conductivity depends on the presence of water molecules. Therefore, their working temperatures are usually limited to 80-90°C. With exception of MCFC that is specially designed for stationary electricity plans, both, high and low temperature fuel cells are planned to be used in a foreseeable future as energy converter for stationary and automotive applications. In the case of the LTFC, however, more robust systems and especially, more stable polymer membranes than PBI-based ones, which are still sensitive to cold starting processes that are able to work at 100-150°C are needed. Higher working temperatures mean higher efficiency of the catalysts, lower electrolyte resistances and as a consequence higher cell performances. These depend not only on the working temperature, kind of catalyst and membrane, but also on the purity of the fuel and its distribution within the diffusion and reaction layers and also on the evacuation of the reaction products, which can lead to catalyst poisoning and electrode flooding, respectively. The latter depends on the morphology and properties inherent to the diffusion and reaction layers, such as catalyst loading, porosity, hydrophobicity, thickness and additionally on the compression forces within the stack. For these reasons, the design of the membrane-electrodes assembly (MEA) remains a very important step within the fuel cell concept. One distinguishes two strategies: the most common one consists on coating the electrodes with the diffusion and reaction layers (CCE) and finally press them together with the membrane to a MEA. The second one aims to directly coat the membrane with the reaction and diffusion layer inks or pastes (CCM).
Das Projekt "Entwicklung und Betrieb einer Brennstoffzelle in einer Kläranlage in Stuttgart" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landeshauptstadt Stuttgart, Amt für Umweltschutz, Abteilung Energiewirtschaft durchgeführt. Das Vorhaben soll aufzeigen, wie der regenerative Energieträger Klärgas effizient zur Strom und Wärmeerzeugung im Klärwerk Stuttgart-Möhringen eingesetzt werden kann. Durch die Stromerzeugung in einer Brennstoffzelle in Form einer Schmelzkarbonatbrennstoffzelle mit direkter Nutzung von Klärgas wird hier Neuland betreten. Die Brennstoffzelle erzeugt elektrischen Strom mit einem für diese Leistungsklasse herausragenden Wirkungsgrad. Die dabei entstehende Restwärme wird kontinuierlich der sehr energieintensiven Schlammerwärmung zugeführt. Das Klärgas gehört zu den biogenen Energieträgern und fällt regulär bei der Behandlung von Klärwerkrückständen an. Das Klärgas wird gereinigt und anschließend einer gezielten energetischen Nutzung in der Brennstoffzelle zugeführt. Die vorgesehenen Entwicklungsarbeiten wurden in Arbeitspakete (Planung, Bau der Anlage, Betrieb über 2 Jahre mit messtechnischer Analyse und Ergebnisauswertung) gegliedert. Die Leistungsdaten der geplanten Brennstoffzellenanlage betragen 255 kW elektrische und 200 kW thermische Leistung. Die Klärgaserzeugung beträgt ca. 1400-2200 m3/d. Das Vorhaben besitzt Modellcharakter für zukünftige Anwendungen in zahlreichen kommunalen und industriellen Klärwerken.
Das Projekt "Entwicklung und Betrieb einer Brennstoffzelle im Klärwerk Moosburg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Betriebsleitung des Klärwerks durchgeführt. Das Vorhaben ist hinsichtlich Umweltschutzes und Verknüpfung mit anderen Prozeßbereichen eines Klärwerks bisher einmalig und hat Modellcharakter für zukünftige Anwendungen in zahlreichen kommunalen und industriellen Klärwerken im In- und Ausland. Arbeitsziel ist mit der Kläranlage Moosburg die MCFC als das entscheidende Bindeglied zwischen dem gesteigerten Gasangebot einerseits, und dem Bedarf an kostenoptimaler Hochtemperaturwärme für den Trocknungsprozeß andererseits zu etablieren. 1. Schritt: Optimierung der Anlagenhydraulik und MSR zur stabilen Gaserzeugung auf hohem Niveau / 2. Schritt: Bau eines Aufstellraumes ca. 350 m3 über der Trocknung (vgl. Bericht) / 3.Schritt: Einbau der MCFC / Rahmen: Begleitung mit intensiver ÖA, Methodik, wiss. Begleitung Die Vorhabensergebnisse sollen für Kläranlagenbetreiber die Effizienzlücke zwischen Gasangabot und Trocknungswärme schließen. Für den Partner MTU sollen die in den verg. Jahren getätigten erheblichen Anstrengungen durch ein seriennahes Kläranlagenprojekt in die Serienreife dieser Technik führen. Diese Entwicklung zur Marktreife 'Made in Germany' ist für den Bund sowohl wirtschaftlich, wissenschaftlich, technisch als auch ökologisch wünschenswert.
Das Projekt "Schmelzkarbonatbrennstoffzellen für den Einsatz auf dem Wasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik, Lehrstuhl Gas- und Wärmetechnische Anlagen durchgeführt. In dem von der EU geförderten IP-Projekt MCWAP (TIP4-CT-2005-019973) soll der Nachweis erbracht werden, dass Multi-Megawatt-Anlagen auf Basis von Schmelzkarbonatbrennstoffzellen (MCFC) für Schiffe in naher Zukunft am Markt verfügbar sind. Um dieses anspruchsvolle Ziel zu erreichen, werden im Rahmen des Projektes Komponenten entwickelt und ausgelegt sowie umfangreiche Untersuchungen durchgeführt. Die Berechnungen werden durch intensive experimentelle Untersuchungen zur Verbesserung des Anlagenwirkungsgrades und der Lebensdauer der Komponenten untermauert. Das Projekt hat ein Gesamtbudget von ca. 17 Mio. € für eine Laufzeit von 5 Jahren. Im Projekt arbeiten 16 Partner aus 7 Ländern mit. Wesentliche Projektziele: - Verbesserung der derzeitigen Leistung der Schmelzkarbonatbrennstoffzellen und ihrer relevanten Komponenten, um den effizienten, betriebssicheren und gefahrlosen Betrieb zu ermöglichen; - Verbesserung der heute verfügbaren Brennstoffaufbereitungstechnologie (Entschwefelung und Reformer); - Maximierung der Integration der Brennstoffzelle und der Brennstoffaufbereitung durch Anpassung der einzelnen Komponenten an die Bedingungen auf Schiffen; - Entwicklung, Konstruktion, Installation und Inbetriebnahme eines Prototyps von bis zu 500 kW auf einem Schiff, um die Funktionalität und die Betriebssicherheit für zukünftige Systemverbesserungen mit höheren Leistungen zu testen und zu verifizieren; - Konstruktion eines komplett neuen Schiffes mit einer innovativen Erstellung des Schifflayouts, in welchem traditionelle Dieselmotoren (vollständig oder teilweise) durch Multi-Megawatt-Brennstoffzellen ersetzt werden. Die Aufgaben der TU Bergakademie Freiberg sind: - Test der 'Fuel Processor'-Komponenten auf maritime Tauglichkeit; dabei sollen vor allem die Auswirkungen der mit Salzwasser beladenen Seeluft auf die Brennerteile näher untersucht werden; - Entwicklung der Brennerkomponenten; - Entwicklung, Auslegung und Bau eines autothermen Reformers für die Erzeugung eines wasserstoffreichen Synthesegases aus Diesel, Dampf und Luft, das auf die MCFC-Bedingungen konditioniert ist; die besondere Herausforderung liegt hierbei in der Größe der Anlage und den maritimen Bedingungen; - Zusammenbau und Test des kompletten 'Fuel Processor Modules' in Freiberg bestehend aus 'Heat Cell', Reformer, Dampferzeuger, Kompressor etc.; - Aufbau und Test der Steuerung und Regelung des 'Fuel Processor Modules', Integration mit der übergeordneten MCFC Steuerung. Neben der eigenen Komponentenentwicklung stellt die Integration des 'Fuel Processor Modules', dessen Komponenten zum Teil von Partnern geliefert werden, eine Schlüsselrolle der TU Bergakademie Freiberg im Projekt dar. Nach Fertigstellung und Test des 'Fuel Processor Modules' erfolgt die Kopplung mit der MCFC bei ANSALDO.
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