AiF-FV-Nummer 247 ZN

Entwicklung eines portablen Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellensystems mit thermisch integriertem Metallhydridspeicher


Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.04.2007 bis 30.09.2009

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Die Projektdurchführung begann im April 2007. Zunächst wurde am ZBT ein Konzept für einen flüssigkeitstemperierten HT-PEM Brennstoffzellenstack entwickelt. Als Lösungsansatz wurden in den Stack integrierte Wärmeübertragerplatten gewählt. Es musste sichergestellt sein, dass keine Temperierflüssigkeit den Stack verunreinigen kann. In Zusammenarbeit mit dem Rapid Technology Center (RTC) der Universität Duisburg-Essen, wurde die Möglichkeit von lasergesinterten VA- Wärmeübertragerplatten realisiert. Es konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe dieser Wärmeübertragerplatten ein HT-PEMStack in der geforderten Leistungsklasse von 280 Wel erfolgreich über einen Zeitraum von zwei Jahren betrieben werden kann ohne Kontamination der Elektroden durch das Kühlfluid. Der Stack wurde zunächst im Teststand am ZBT vermessen und später im System mit dem Metallhydridspeicher im gekoppelten Betrieb eingesetzt. Am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim/Ruhr (MPI) konnte das Natriumalanat zunächst in kleinen Mengen hergestellt werden. Mit Hilfe des Hochenergiemahlens und der Verwendung von geeigneten Katalysatoren wurde in mehreren Batchansätzen eine ausreichende Menge hergestellt, um eine Charakterisierung vor allem bezüglich der Wärmeleitfähigkeit durchführen zu können. Das Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) hat ein Speicherkonzept entworfen. Ein erster Speicherprototyp wurde erfolgreich mit 67 g Natriumalanat befüllt. Das Befüllen des Speichers ist eine aufwändige Angelegenheit, die nur unter Inertgas in speziellen Anlagen durchgeführt werden kann, da das Natriumalanat stark hygroskopisch und unter Luftkontakt selbstentzündlich ist. Mit dem ersten Prototyp konnten jedoch praktische Erfahrungen gesammelt werden. Bei der Untersuchung des Speichermaterials lag ein Hauptaugenmerk auf der Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit, denn für einen erfolgreichen Betrieb ist es zwingend erforderlich, eine genügend große Wärmemenge zur Desorption des Wasserstoffs in den Stack einkoppeln zu können. Abschließend kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass das Ziel des Vorhabens zum allergrößten Teil erreicht wurde, da die wichtigen Hauptkomponenten des Systems wie der Hochtemperaturmetallhydridspeicher sowie die flüssigkeitstemperierte Hochtemperatur Brennstoffzelle erfolgreich entwickelt worden sind. Für eine vollständige Integration zu einem prototypischen Brennstoffzellensystem müssen jedoch noch weiterführende Entwicklungen durchgeführt werden.

Förderhinweis

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

Dokumente