Kostengünstige Brennstoffzellen für kleine Kraft-Wärme-Systeme
In dem Europäischen Strategieplan für Energietechnologie (Strategic Energy Technology, SET) bestimmte die EU die Anforderung, effizientere Energieumwandlungs- sowie Endbenutzergeräte und -systeme wie z. B. Polygenerationssysteme und Brennstoffzellen für die Bereiche Gebäude, Transport und Industrie massenvermarktungsfähig zu machen. Das Projekt EURECA(öffnet in neuem Fenster) (Efficient use of resources in energy converting applications) war bei der Entwicklung von Mikro-KWK-Systemen behilflich, die auf fortschrittlichen Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen basieren. Innerhalb des Projektzeitraums wurden in allen Bereichen ausgezeichnete Fortschritte erzielt. Die Wissenschaftler optimierten Membranmaterialien und Bipolarplatten für die Verwendung in Brennstoffzellen in einem Betriebstemperaturbereich zwischen 90 und 120 °C. Zur Senkung der Brennstoffzellenkosten reduzierte das Team die erforderliche Platin-Ladung, welche die katalytische Reaktion ermöglicht. Hierbei wurde eine Ladung von weniger als 0,2 gr/KW anvisiert. Nach Optimierungsmaßnahmen am Stapeldesign und am Strömungsfeld der Bipolarplatten für Temperaturen im mittleren Bereich, integrierte das Team die Brennstoffzellen in ein Mikro-KWK-System. Die experimentelle Arbeit wurde durch Modellierungsaktivitäten unterstützt. Es wurde eine elektrische Effizienz von 40 % festgestellt. Das Konzeptnachweis-Mikro-KWK-System zeigte bei den Tests eine gute Leistung und lässt auf eine Lebensdauer von ca. 12 000 Stunden schließen. Im Zuge von EURECA wurde an einer Verbesserung der ökonomischen Machbarkeit der Mikro-KWK-Technik gearbeitet. Aufgrund der hohen elektrischen Effizienz eigenen sich Brennstoffzellen ausgezeichnet für Mikro-KWK-Systeme. Außerdem werden durch die Verwendung von Brennstoffzellen zur Kraftstoffverbrennung Herausforderungen im Zusammenhang mit der Gasreinigung und Befeuchtung überwunden, welche sich bei der Verwendung von Wärmetauschern zeigen.
