AiF-FV-Nummer 157 ZN

Entwicklung, Bau und Erprobung eines Reformers zur dynamischen Brenngaserzeugung aus Erdgas für Polymermembran-Brennstoffzellen (PEMFC) zum Einsatz in der Hausenergieerzeugung

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.11.2004 bis 31.03.2007

Forschungsstellen

  • Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V.
    Bliersheimer Str. 58 - 60, 47229 Duisburg
    http://www.iuta.de

  • Universität Duisburg-Essen Technik der Energieversorgung und Energieanlagen
    Universitätsstr. 15, 45117 Essen
    http://www.tee.uni-essen.de

  • Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Institut für Verfahrenstechnik Lehrstuhl für Strömungsmaschinen
    Cauerstr. 4, 91058 Erlangen
    http://www.lstm.uni-erlangen.de

Zusammenfassung

Im Rahmen des Projektes wurde der Prototyp eines neuen Dampfreformersystems gefertigt, zu dessen innovativen Kernkomponenten insbesondere ein neues Katalysatorsystem auf der Basis elektrolytisch mit Nickel beschichteter Metallschaumsubstrate sowie ein speziell an die Erfordernisse eines PEM-Brennstoffzellensystems abgestimmter Porenbrenner gehören. Mit dem entwickelten Metallschaumkatalysator lassen sich Wasserstoffausbeuten erzielen, die im Bereich der nach dem thermodynamischen Gleichgewicht maximal erreichbaren Werte liegen. Die dabei im Dauerbetrieb realisierbare Raumgeschwindigkeit liegt mit R=5000 1/h bereits im jetzigen Entwicklungsstand deutlich über dem ursprünglich angestrebten Zielwert von R=2000 1/h. Besonders bemerkenswert ist das hohe Potenzial, dass die neuen Metallschaumkatalysatoren haben, wenn es durch weitere Forschungsanstrengungen gelingt, die Metallschaumkatalysatoren auch bei sehr hohen Raumgeschwindigkeiten (R=30000 1/h und darüber) gegen die dann momentan noch einsetzende Rußbildung zu stabilisieren, die zu einer (reversiblen) Deaktivierung des Katalysators führt. Neben der Reformierung von Erdgas sind für das neue Katalysatorsystem zahlreiche andere Anwendungen auf dem Gebiet der heterogenen Analyse denkbar. Das bei der AntragsteIlung favorisierte Konzept eines zentral angeordneten zylindrischen Porenbrenners, der vom Reaktionsraum des Reformers umgeben wird, konnte im Rahmen des Vorhabens realisiert werden. Es konnte gezeigt werden, dass der Porenbrenner über eine sehr hohe Modulationsfähigkeit verfügt und mit dem Anoden-Offgas einer Brennstoffzelle stabil betrieben werden kann.Auf der Basis der entwickelten Teilsysteme wurde ein Reformer-Prototyp gefertigt und erfolgreich in Betrieb genommen. Aufgrund der noch fehlenden Wärmeintegration des Reformers, die planmäßig erst in einem Anschlussvorhaben realisiert werden soll, konnte die in den Technikumsversuchen nachgewiesene Leistungsfähigkeit des Katalysatorsystems beim Prototyp bisher allerdings nur zu Teilen erreicht werden.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente