AiF-FV-Nummer 406 ZBG

Entwicklung eines 300 W Wasserstofferzeugers auf Basis stickstofffreier partieller Oxidation

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.01.2012 bis 31.12.2014

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Polymer-Elektrolyt-Membran Brennstoffzellen weisen ein hohes Potenzial auf, zukünftig gerade im kleinen Leistungsbereich (100 W bis 1.000 W) herkömmliche Energiesysteme zu ersetzen. Da Wasserstoff schwierig zu speichern ist, werden für portable Anwendungen in der Regel Propan, Butan sowie Gemische daraus (LPG, liquefied petroleum gas) und die Alkohole Methanol und Ethanol verwendet.Unabhängig von der Brennstoffwahl besteht in einem Brennstoffzellen-System mit Reformer und PEM-Brennstoffzelle prinzipiell Wasserbedarf für die Reformierungs- bzw. Shift-Reaktion. Die Wasserstoffbereitstellung durch Partielle Oxidation (POX) des Brennstoffs bietet insbesondere für kleine BZ-Systeme Vorteile, da hier der Wasserbedarf deutlich niedriger als bei der Dampfreformierung liegt und ein geschlossener Wasserkreislauf leichter zu realisieren ist. Bei bisherigen Entwicklungen erfolgt die partielle Oxidation mit Luftsauerstoff als Oxidationsmittel. Der mit der Verbrennungsluft eingetragene Stickstoff führt allerdings zu einer deutlichen Verringerung des Wasserstoffanteils (< 40 %) und somit des Heizwertes des Produktgases. Zielstellung des vorliegenden Projektes ist die Entwicklung eines Wasserstofferzeugers auf Basis stickstofffreier partieller Oxidation (POX), Kerninnovation des Vorhabens ist die Entwicklung einer sauerstoffselektiven keramischen Membran und deren Integration in den Reaktionsraum des POX Reformers. Hierdurch kann die partielle Oxidationsreaktion mit reinem Sauerstoff ablaufen und so ein Wasserstoffgehalt von ca. 60 % im Produktgas erzielt werden. Das aufzubauende POX-Reformer Funktionsmuster mit einer Leistung von 300 Wth soll ein wasserstoffreiches Synthesegas für portable HT-PEM Brennstoffzellen liefern. Einsatzgebiete portabler Stromversorger auf Basis Brennstoffzelle sind z.B. in allen Bereichen gegeben wo eine Anbindung an das öffentliche Stromnetz nur eingeschränkt oder nicht möglich ist.

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