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Funktion des HotModules

Fachbericht | Wörter: 277 | Aufrufe: 8436 | Druckbare Version

Funktion des HotModules

HotModule-Produktion
Bild: Das HotModule während der Produktion: Gut zu erkennen ist der charakteristische Stahl-Zylinder, in den der liegende Brennstoffzellenstapel eingeschoben wird.
Quelle: MTU CFC Solutions

Das HotModule ist eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC), die im Wesentlichen aus einem zylindrischen Stahlbehälter mit dem horizontal angeordneten Brennstoffzellen-Stapel, einer Starteinrichtung, dem katalytischem Brenner und der Mischkammer besteht. Dazu kommen die Medienversorgung mit Brennstoff- und Wasseraufbereitung sowie ein Wechselrichter, in dem der erzeugte Gleichstrom für die Einspeisung ins Wechselstromnetz aufbereitet wird. Ein weiterer Teil der Anlage ist für die Wärmeauskopplung zuständig.

Als Brennstoff können Gase wie Erd-, Bio-, Klär- oder Gruben- und Deponiegas genutzt werden, also Gase mit einem hohen Methananteil, oder zum Beispiel Flüssigbrennstoffe wie Methanol. Wie bei allen Brennstoffzellen basiert der elektrochemische Prozess auf einer Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff, die Strom und Wärme freisetzt. Auf der Kathodenseite wird Luftsauerstoff reduziert und führt zum Elektronenmangel. Beim HotModule bilden die entstehenden Sauerstoff-Ionen mit Kohlendioxid Karbonat-Ionen, die zur Anode wandern. Dort reagieren sie mit Wasserstoff und bilden Wasser und Kohlendioxid. Dabei entsteht an der Anode ein Elektronenüberschuss - zwischen Anoden- und Kathodenseite bildet sich eine Spannung, Strom fließt.

Während Sauerstoff in der Luft vorkommt, muss der Wasserstoff erst aus dem Brennstoff gewonnen werden. Dazu dient die Reformierung im Inneren des Brennstoffzellenstapels, bei der wasserstoffhaltige Brennstoffmoleküle „aufgebrochen“ werden. Die Reformierung und der elektrochemische Prozess laufen bei zirka 650 °C ab, daher spricht man beim HotModule von einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle. Die Abluft der Brennstoffzelle beinhaltet Wasserdampf und Kohlendioxid. Die Schadstoffemissionen sind vernachlässigbar gering, insbesondere SO2 und NOx sind nicht nachweisbar.

Die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle eignet sich für die dauerhafte Versorgung mit Strom und Wärme. Aufgrund der hohen Bereitstellungstemperatur ist auch ein ganzjährig effizienter Betrieb von Absorptionskältemaschinen möglich (Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung).

Autor: Ralf Dunker


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