Innovatives Brennstoffzellengerät für saubereres und umweltfreundlicheres Segeln
Der Bedarf an zusätzlicher Energie für Freizeitanwendungen ist breitgefächert. Ein Hilfsaggregat (APU), das unabhängig vom Motor auf Grundlage der Brennstoffzellentechnologie arbeitet, stellt eine attraktive Lösung dar. Hilfskrafterzeuger dieser Art, die bereits auf Schiffen verfügbar sind, erfordern keine Infrastrukturänderung oder Treibstofftanks. Propan oder Flüssiggas (liquid petroleum gas, LPG) ist zum Kochen, Kühlen und Heizen bereits auf vielen Schiffen vorhanden. Die Brennstoffzelle stellt ein leistungsfähiges und umweltfreundliches Mittel zur Stromversorgung dar, mit dem der Wirkungsgrad gesteigert und gleichzeitig Lärm, Schwingungen und Luftverschmutzung minimiert werden. Das EU-finanzierte Projekt PURE (Development of auxiliary power unit for recreational yachts) entwickelte ein tragbares Hilfsaggregat-Brennstoffzellensystem, das für den Einsatz an Bord von Freizeitjachten vorgesehen ist. Das System läuft unter Nennbedingungen von 500 Watt und basiert auf LPG als Primärbrennstoff, der in eine wasserstoffreiche Strömung umgewandelt wird. Der Wasserstoff wird in einer Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet. Sie erfüllt alle wichtigen technischen Bedingungen, Codes und Normen, die für die Einbindung in maritime Anwendungen erforderlich sind. Um die Robustheit zu bestimmen und das System auf die nächste Feldversuchsphase vorzubereiten, konzipierte und baute das PURE-Team zwei funktionierende Prototypen. Die Prototypen weisen Membranelektrodeneinheiten (membrane electrode assemblies, MEAs) im Brennstoffzellenstapel auf, die neue bindemittelfreie Elektroden und einen autothermen Reformierungskatalysator enthalten, der eine verbesserte Schwefeltoleranz besitzt. Die Projektpartner erprobten die Prototypen sowohl im Labor als auch auf einer Jacht. Sie betrieben sie bis zu ungefähr 800 Stunden mit mehreren Start und Stopps und auf verschiedenen Leistungsstufen. Während der Tests wurde keine Erosion beobachtet. Stack, Membranelektrodeneinheiten und Wasserstofferzeugungskatalysatoren funktionierten sehr gut. Man geht davon aus, dass das System 1 000 Stunden mit 100 Starts/Stopps laufen wird. Und damit sind die Ziele erreicht. Das lärmarme System ohne Geruchsbelästigung konnte im Vergleich zu modernen kleinformatigen Hilfsaggregat-Brennstoffzellensystemen in Größe und Gewicht um 50 % reduziert werden. Sein Wirkungsgrad von 25 % übertrifft die typischen 15 % bei Motoren der gleichen Leistungsklasse. Dank PURE vertiefte sich das Interesse der Seeschifffahrtsindustrie an Brennstoffzellen.
