Innovative Brennstoffzellen wandeln Diesel in Wasserstoff
Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) haben vielfach Interesse erweckt, da sie als bester alternativer mobiler Energieträger zu benzin- und dieselbetriebenen Verbrennungsmotoren (VBM) gelten. Jedoch liegt die Betriebstemperatur, für die sie entwickelt wurden, unter 100 Grad Celsius, was einen Nachteil für viele Anwendungsbereiche darstellt. Da die Betriebstemperatur weitgehend von der Membran des PEMFC abhängt, haben europäische Forscher das Projekt "Further improvement and system integration of high temperature polymer electrolyte membrane fuel cells" (FURIM) gestaltet, um neues und verbessertes Membranmaterial für einen PEMFC-Betrieb bei hohen Temperaturen über 100 Grad Celsius und auf der Basis schwefelarmen Diesels zu entwickeln. Die Forscher haben temperaturbeständige Polymere synthetisiert und daraus säuredotierte Membrane präpariert. Die Membrane zeigten eine bessere Protonenleitfähigkeit (Protonen sind Wasserstoffionen, die durch Wasserstoff, dem Brennstoff der Brennstoffzelle, erzeugt werden), chemische Stabilität und mechanische Festigkeit und Flexibilität bei einem Betriebstemperaturbereich von 120 – 200 Grad Celsius. Danach optimierten sie den Vorgang zur Vorbereitung von Gasdiffusionselektroden und stellten Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) her. Außerdem entwickelten sie ein Brennstoffaufbereitungssystem, das Diesel in ein wasserstoffreiches Gas zur Verwendung in einem Hochtemperatur-PEMFC-Stack wandelt. Zu den Forschungsarbeiten zählte auch vielseitige Arbeit zur Vorbereitung von Katalysatoren zur Dampfreformierung und zum Hochtemperatur-Wassergas-Shift (HT-WGS). Schließlich erstellten die Forscher mit der System- und Sicherheitsmodellierung ein integriertes proof-of-principle Hochtemperatur-PEMFC-System, das die Machbarkeit eines Brennstoffzellensystems aufzeigt, das einem dieselbetriebenen Hilfstriebswerk auf Wasserstoffbasis ähnlich ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Projekt FURIM eine Hochtemperatur-PEMFC-Zelle auf Basis der Umwandlung von Diesel in Wasserstoff erstellte, die fähig ist 1,5 Kilowatt zu erzeugen. Die Resultate sollten die Anwendungsbereiche von Brennstoffzellen auf Wasserstoffbasis mit höheren Betriebstemperaturen als zurzeit möglich ausweiten. Diese Fortschritte lassen darauf hoffen, den größten Nachteil der meisten PEMFC-Zellen auszugleichen, wodurch die Wettbewerbsfähigkeit Europas im Markt für Brennstoffzellen erhöht, möglicherweise neue Arbeitsplätze geschaffen und die europäische Wirtschaft gefördert werden.
