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PEMFC system and low-grade bioethanol processor unit development for back-up and off-grid power applications

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Verbesserte Brennstoffzellen mit höherem Marktpotential

Einer der am schnellsten wachsenden Märkte für Brennstoffzellen besteht in Anwendungen für netzunabhängige Systeme und Notstromaggregate, insbesondere in Entwicklungsländern. Wissenschaftler senken derzeit die Kosten und minimieren Brennstoffprobleme, um eine bessere Marktdurchdringung zu erreichen.

Energie

Über einen verbrennungsfreien elektrochemischen Prozess wandeln Brennstoffzellen die chemische Bindungsenergie in Brennstoffen wie Bioethanol in Elektrizität um. Das Marktpotential für netzunabhängige Systeme und Notstromaggregate wird durch wesentliche Fortschritte bei drahtlosen Kommunikationssystemen unterstützt. Aufgrund hoher Anschaffungskosten und logistischer Schwierigkeiten hinsichtlich des Brennstoffs fand die Marktdurchdringung bis heute jedoch nur langsam statt. EU-finanzierte Wissenschaftler riefen das Projekt PEMBEYOND (PEMFC system and low-grade bioethanol processor unit development for back-up and off-grid power applications) ins Leben, um sich mit diesen beiden Problemen zu befassen und eine großflächigere Aufnahme zu ermöglichen. Das Team entwickelt derzeit eine wettbewerbsfähige Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC). Durch Nutzung der neuesten PEMFC-Stacks, die sich für den mobilen Einsatz eignen, sollten die Herstellungskosten pro Stack erheblich gesenkt werden. Die Kompatibilität der Stacks mit Wasserstoff von geringerer Qualität wird technische Vereinfachungen ermöglichen, um die Kosten noch weiter zu senken. Das System wird mit unverarbeitetem Bioethanol arbeiten können, sodass selbst in Entwicklungsländern lokal produzierte, leicht transportable und lagerbare, nachhaltige sowie emissionsarme Brennstoffe eingesetzt werden können. Innerhalb der ersten sechs Monate erstellten die Forscher ein Simulationstool und die vorläufige Konstruktion des ersten Laborprototyps. Die Simulation von Komponenten ist im Gange. Darüber hinaus wurde mit experimentellen Charakterisierungen begonnen, um unverarbeitete und gereinigte Bioethanolproben, Katalysatoren und Adsorptionsmittel zu bewerten, und für die nächste Projektphase stehen Prüfstände für Brennstoffzellen-Stack und -System bereit. Zusätzlich zur technischen Arbeit entwickelten die Forscher ein techno-ökonomisches Tool, um das wirtschaftliche Potential des PEMBEYOND-Energiesystems für Notstromaggregate und netzunabhängige Systeme zu beurteilen. Gleichzeitig werden Daten für die techno-ökonomische Analyse und zur Bewertung der Ökobilanz erhoben. Durch eine industrielle Beratungsgruppe, die sich aus Vertretern aus dem Energie- und Telekommunikationssektor zusammensetzt, soll die Marktfähigkeit sichergestellt werden. Über die Projektwebsite und jährliche Workshops, von denen der erste im September 2014 abgehalten wurde, informieren die Forscher über das Projekt und die erzielten Ergebnisse. Die Mitglieder nahmen zudem an der World Hydrogen Energy Conference teil. Durch höhere techno-ökonomische Lukrativität von Brennstoffzellen für netzunabhängige Systeme und Notstromaggregate werden Investitionen und Marktdurchdringung erheblich gesteigert werden, wodurch in der Folge auch die globalen Emissionen sinken und der Klimawandel abgemildert wird. Die Vorteile könnten insbesondere für Entwicklungsländer von Bedeutung sein.

Schlüsselbegriffe

Brennstoffzellen, netzunabhängig, Notstrom, Energieanwendungen, Bioethanol, PEMFC

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4 Dezember 2020