Brennstoffzellentechnologie für eine grünere Zukunft
Vor ein paar Jahren begannen europäische Spitzenforscher mit der Entwicklung einer neuen Brennstoffzelle, die als IDEAL-Zelle bezeichnet wird. Inzwischen bewahrt ihre neue Technologie alle guten Eigenschaften alter Zellen und keiner der schlechten. In bestehenden Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) und protonenführenden Brennstoffzellen (PCFC) reagieren Sauerstoff und Wasserstoff, um Strom und Wasser zu erzeugen. Dieses Wasser-Nebenprodukt sammelt sich an den entgegengesetzt geladenen Elektroden der Zelle, was zu Korrosion und einer Verringerung der Effizienz der Zelle führt. Das von der EU finanzierte Projekt IDEAL-CELL-Projekt (Innovative dual membrane fuel cell) entwickelte eine Möglichkeit, diese Wasseransammlung zu verhindern. Nach einer intensiven Phase für Formgebung, Modellierung und elektrochemische Tests haben die Projektpartner den Proof of Concept erfolgreich unter Beweis gestellt. Basierend auf diesem Konzept befinden sich Wasserstoff, Sauerstoff und Wasser in drei getrennten Fächern. Das Wasser tritt nicht, wie bei Standard-PCFC oder SOFC an der Kathode oder der Anode auf. Ein Gasgegenstrom, um das Wasser von den katalytischen Stellen in den Elektroden fernzuhalten, wird nicht mehr benötigt. Der Druck kann problemlos in den anodischen und kathodischen Fächern angelegt werden, um den Gesamtwirkungsgrad zu erhöhen. Die Forscher haben gezeigt, dass die IDEAL-Zelle im Bereich zwischen 600 und 700 Grad Celsius optimal arbeitet. Sie schätzen die Steigerung von Kraftstoff- und elektrischer Effizienz auf 40% bis 80% bzw. 50% bis 75%. Diese Leistungen übertreffen andere Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Konfigurationen. Das Team von IDEAL-CELL verwendete modernste experimentelle und theoretische Methoden zur Verbesserung von Elektroden- und Elektrolytmaterialien, entdeckte neue Mechanismen und erarbeitete und validierte eine vollständige theoretische Beschreibung der Zelle. Mit offensichtlichen Vorteilen bei Leistung, Langlebigkeit und Kosten können die Fortschritte von IDEAL-CELL zu wichtigen Innovationen auf dem Gebiet der Hochtemperatur-Brennstoffzellentechnologie für stationäre Anwendungen führen. Außerdem wird es sich positiv auf die zukünftige Energielandschaft auswirken.
Schlüsselbegriffe
Brennstoffzelle, SOFC, PCFC, IDEAL-CELL, Dual-Membran-Brennstoffzelle
