Wohin geht der Trend bei Niedertemperatur Brennstoffzellen?Wohin geht der Trend bei Niedertemperatur Brennstoffzellen?Seite: 1/2
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Wohin geht der Trend bei Niedertemperatur-Brennstoffzellen?
Die neuesten Entwicklungen und Innovationen offenbarten namhafte Unternehmen der Branche in einer Umfrage im Auftrag der H2Expo.
Das Ergebnis der Umfrage zeigt einen Trend zu flexibleren Betriebstemperaturen der Niedertemperatur-Zellen, zu Fortschritten bei Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFC) und zur weiteren Einsparung von Platin. Die Anhebung der Betriebstemperatur von PEM-Zellen (Polymer-Elektrolyt-Membran) von herkömmlich 80°C auf über 100°C bis zu 200°C führt zu neuen Begriffen. Man spricht nun von Mitteltemperatur- und Hochtemperatur-PEM.
Pemeas in Frankfurt, Nachfolger der Celanese- und Höchst-Brennstoffzellen-Forschung, lagert statt Wasser Phosphorsäure in die Membran ein, die aus Polybenzimidazol (PBI) besteht. Die Membranbefeuchtung mit Wasser entfällt dadurch. Bevorzugt wird der Temperaturbereich von 160°C bis 180°C. Schon ab 160°C beginnt die Membran-Elektroden-Einheit (MEA) Kohlenmonoxid-verträglich zu werden, das heißt CO deaktiviert nicht mehr den Edelmetallkatalysator.
Anwendungsziele der so genannten Celtec-Technik sind reformatbetriebene stationäre Systeme, bei denen die Gasreinigung des Reformates vereinfacht wird. Zu den Kooperationspartnern gehört Plug Power.
Heiße PEM-Zellen werden derzeit bei Vaillant erprobt. Eine neue Prototypengeneration arbeitet zwischen 160°C und 200°C und hat erste Labortests bestanden. Bisher lag die Betriebstemperatur bei 75°C. Das neue System wurde zusammen mit dem Partner Plug Power entwickelt, soll wesentlich robuster sein, einen höheren elektrischen Wirkungsgrad erbringen und mit einem vereinfachten Erdgasreformer auskommen. Man erwartet Kosteneinsparungen auf dem Weg zu einem wettbewerbsfähigen Produkt.
An einer Temperaturanhebung wird auch bei dem MEA-Entwickler 3M gearbeitet. Laut 3M Deutschland liegt die Betriebstemperatur leicht über 100°C, jedoch nicht im Bereich von 180°C. Das PEM-System lasse sich auf diese Weise vereinfachen. Hauptfokus der Entwicklung sei Haltbarkeit, Robustheit und eine verbesserte Temperaturbeständigkeit.
Tiefkalt geht es bei Ballard in Vancouver zu. Nachdem schon asiatische Autobauer die Kaltstarteignung ihrer PEM-Zellen verkündet hatten, meldet auch Ballard Frostbeständigkeit. Im Labor absolvierte eine neue Testzelle mit 50 Wiederholungen einen Kaltstart bei -20°C und den darauf folgenden simulierten Fahrzyklus. Zwischendurch wurde das 10-Zellen-Aggregat samt Peripherie jeweils wieder eingefroren. Dabei sei kein Nachlassen der Leistung oder eine Beschädigung festgestellt worden. Ziel der weiteren Entwicklung ist der Kaltstart bei -30°C.
In einem simulierten Langstreckentest mit zahlreichen Fahrzyklen sei erst nach fast 2.200 Stunden ein Leistungsabfall von 5 % eingetreten. Bei dem neuen Zellendesign wurden auch die Kosten erheblich gesenkt. Ohne Leistungsverlust sei die Platin-Belegung der Elektroden um 30 % auf etwa 0,7 mg/cm2 reduziert worden. Zum Wassermanagement und der internen Betriebstemperatur der Testzelle möchte sich Ballard noch nicht äußern, man spricht aber in dem Zusammenhang von einem technischen Kunstgriff. Die aktuell produzierte PEM-Version Mark 902 wird bei 80°C betrieben. Für April 2005 wird die Bekanntgabe eines Technologie-Zeitplans bis zur kommerziellen Verfügbarkeit der Zellen für Fahrzeuge im Jahr 2010 angekündigt.
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