Das Projekt "Einsatz von Hochtemperaturbrennstoffzellen in der Energietechnik. Versuche und Untersuchungen zur Stackentwicklung. Untersuchungen zu Kraftwerkssystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Hamburg, Fachbereich Maschinenbau und Produktion durchgeführt. Vorliegende Konzepte von kombinierten Kraftwerken mit Hochtemperaturbrennstoffzellen SOFC (Solide Oxide Fuel Cell) fuehrten im Jahre 1991 zu Gesamtwirkungsgraden deutlich unter 70 Prozent. Dies ist nur relativ wenig mehr, als bei heute konzipierten GuD-Kraftwerken mit 58 Prozent erreicht werden kann. Dies war der Ausloeser fuer die eigenen Untersuchungen. Es zeigte sich, dass das bisher verfolgte Konzept einer adiabat betriebenen Brennstoffzelle mit Verbrennungsluftkuehlung fuer diese Begrenzungen verantwortlich ist. Ein neu entwickeltes Kraftwerkskonzept mit der Annaeherung an eine isotherm betriebene Brennstoffzelle fuehrte zu rechnerischen Wirkungsgraden bis 78 Prozent. Eine Planungsstudie zeigt die generelle Machbarkeit des Konzepts. Dabei sind noch nicht alle Moeglichkeiten der Prozessverbesserung ausgeschoepft. Es wird aber schon jetzt deutlich, dass die Weiterentwicklung von kombinierten SOFC-Kraftwerken eine wesentliche Grundlage zur Senkung der CO2-Emission ist. Ein neu entwickelter, nicht vollstaendig reversibler Vergleichsprozess zur Potentialabschaetzung laesst Wirkungsgrade um 80 Prozent erwarten. Ein in der Folge entwickelter vollstaendig reversibler Vergleichsprozess zeigt, dass nur der Zustand der Umgebung und die Art der Verbrennungsreaktion die reversible Arbeit eines Brennstoffzellenkombikraftwerkes bestimmen. Aufbauend auf diesen Untersuchungen wurde ein Vergleichsprozess entwickelt, der die Brennstoffaufbereitung einschliesst. Auch hierbei erweisen sich Wirkungsgrade bis 80 Prozent bei erdgasbefeuerten Anlagen als moeglich. Ein theoretisches Modell zur Beurteilung der Scale-up Effekte zeigt, dass bei Leistungsgroessen ueber 1 MW hocheffiziente Kombikraftwerke baubar sind. Eine Umsetzung der Theorie bei kombinierten SOFC-Gasturbinenkraftwerken ist in den USA ab 2000 zu erwarten, eine ersten Versuchsanlage soll 1999 in Kalifornien gebaut werden. Die laufenden eigenen Arbeiten beziehen sich jetzt auf die wirtschaftliche Verbesserung der Kreislaeufe. Bisher wurden Versuche mit planaren Zellen durchgefuehrt. Basierend auf diesen Versuchsergebnissen zeigten eigene Analysen deutliche Vorteile eines roehrenfoermigen Konzeptes gegenueber den bisher betrachteten planaren SOFC. Dies fuehrte zu einem eigenen neuen roehrenfoermigen Konzept. Ein Grundgedanke des neuen Konzeptes ist es, dass technologisch eine Parallelschaltung einzelner roehrenfoermiger Zellelemente zu einer Spannungsebene nur moeglich ist, wenn eine elektrisch leitende weiche Bettung aus Nickelfilz oder aehnlichem Material nicht durch die Verbrennungsluft oxidiert werden kann. Deshalb muss die Aussenseite der Zellen mit Brenngas beaufschlagt werden. Zur Kaskadierung werden die einzelnen Spannungsebenen in Stroemungsrichtung des Brenngases seriell verschaltet.(gekuerzt)
Das Projekt "Entwicklung der nächsten Technologiegeneration von Direkt-Methanol-Brennstoffzellenstacks: Kostenreduktion und vereinfachter Wasserhaushalt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SFC Smart Fuel Cell AG durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung der nächsten Technologiegeneration von Direkt-Methanol-Brennstoffzellen-Stacks (DMFC), die sich durch folgende Haupt-Fortschritte auszeichnet: (1) Starke Kostenreduktion durch Maximierung der Leistungsdichte, Minimierung der Edelmetallbeladung und Verringerung der Degradation; (2) Vereinfachung des Wasserhaushalts durch die neue Kombination saurer mit alkalischen Membranelektrolyten Es ist geplant, (1) ein vertieftes Verständnis für die besten Betriebsbedingungen einer alkalischen Membran-DMFC zu erarbeiten, (2) Bezugsquellen für leistungsstarke alkalische MEA s und Komponenten aufzubauen; (3) saure MEA s weiterzuentwickeln; 4) durch Zusammenführung dieser Kenntnisse mit dem Wissen über miniaturisierte DMFC-Stacks eine neue Stack-Architektur zu entwickeln, die das Wassermanagement vereinfacht, (5) diese Stacks bzgl. Leistung, Lebensdauer und Kosten zu optimieren. Nähere Angaben siehe Anlage Die Projektergebnisse ermöglichen einen echten technologischen Quantensprung hinsichtlich Miniaturisierung und Kosten und erschließt damit Massenmärkte. Nähere Angaben siehe Anlage