Bereich Industrielle Gemeinschaftsforschung

Projektliste mit Publikationen

——————————————————————————————————————————————————————
«« zurück

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

AiF-FV Nummer: 247

Laufzeit:

01.04.2007 - 30.09.2009

Forschungsstellen:

  • Zentrum für Brennstoffzellen gGmbH
    Carl-Benz-Str. 201, 47057 Duisburg
    www.zbt-duisburg.de/

  • Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V.
    Bliersheimer Str. 60, 47229 Duisburg
    www.iuta.de

  • Max-Planck-Institut für Kohlenforschung (MPI)
    Kaiser-Wilhelm-Platz 1, 45470 Mülheim a.d. Ruhr
    www.mpi-muelheim.mpg.de

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 wurde 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.

Abschlussbericht:

Abschlussbericht zum Download

Schlussbericht des IGF-Forschungsvorhabens "Entwicklung eines portablen Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellensystems mit thermisch integriertem Metallhydridspeicher"