Verbesserte Brennstoffzellen für die lokale Energieerzeugung
Brennstoffzellen, elektrochemische Vorrichtungen, die chemische Energie in elektrische Energie umwandeln, sind für viele Energieanwendungen eine vielversprechende Alternative zur Verbrennung fossiler Brennstoffe. Das EU-geförderte Projekt METPROCELL (Innovative fabrication routes and materials for metal and anode supported proton conducting fuel cells) hat an der Verbesserung der Eigenschaften von PCFC gearbeitet und gleichzeitig die damit verbundenen Kosten erheblich verringert. PCFC sind eine der vielversprechendsten Technologien für Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), vor allem in kleinen Energiesystemen wie Mikro-KWK und Hilfsstromaggregaten. METPROCELL untersuchte fortschrittliche Dünnschichtkeramik-Brennstoffzellentechnologie für den Betrieb bei mittleren Temperaturen im Bereich von 400 bis 700 ° C. Das Team entwickelte neuartige Elektrolyt- und Elektrodenmaterialien mit verbesserten Eigenschaften sowie kostengünstige, hochskalierte Fertigungsprozesse. Die neuen Elektrolyte erwiesen sich Kohlendioxid gegenüber als toleranter und wurden auf den mittleren Temperaturbereich ausgerichtet. Wissenschaftler stellten viele neue Materialien her und charakterisierten diese weitgehend auf der Basis eines neuartigen Protonenleiters, der eine hohe Protonenleitfähigkeit mit verbesserter chemischer Stabilität kombiniert. Wissenschaftler werteten Metall- und anodengestützten Brennstoffzellkonfigurationen aus. Sie entwickelten Halbzellen aus anodengestützten PCFC basierend auf Anodenmaterialien, die im Rahmen des Projekts entwickelt wurden. Es wurden Metallträger aus acht verschiedenen ferritischen Legierungen hergestellt und charakterisiert. Das Team setzte kostengünstige Fertigungswege ein, einschließlich Co-Pressen und Elektrolytabscheidung durch Spritzbeschichtung, um die Oxidationsbeständigkeit von anodengestützten Brennstoffzellen zu erhöhen. Für metallgestützte Brennstoffzellen, setzten sie Siebdruck, elektrochemische Dampfabscheidung und thermisches Spritzen ein. Die Projektwissenschaftler optimierten die Materialien und Verfahren, um flach gestapelte Brennstoffzellen zu produzieren. Diese wurden in zwei Industriekrafteinheiten, einem Notstromaggregat und einem Gas-/Mikro-KWK demonstriert. Die PCFC-Materialien und Herstellungsverfahren von METPROCELL senken die Kosten um ein Wesentliches, während sie die Systemleistung erhöhen, um eine weite Verbreitung dieser vielversprechenden Brennstoffzellentechnologie zu erreichen.
Schlüsselbegriffe
Protonen leitende Brennstoffzellen, Keramik FCs, METPROCELL, Mikro-KWK, kostengünstige Fertigung
