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Teststack arbeitet mit Komponenten für kommerzielles Produkt

Brennstoffzelle schafft fünf Jahre Betriebszeit

23.03.2012, 00:00

Eine flache Festoxid-Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) die am Forschungszentrum Jülich entwickelt wurde, hat die Grenze von 40.000 Betriebsstunden überschritten. Damit übertraf sie nach Angaben der Forscher weltweit erstmalig den Grenzwert für den wirtschaftlichen Einsatz in stationären Anwendungen, der einer Betriebszeit von 5 Jahren entspricht.

Gedacht ist sie für ortfeste Anwendungen, wie etwa dezentrale Anlagen zur Versorgung privater Haushalte. Der Jülicher Teststack wird noch in einer Laborumgebung betrieben, besteht aber bereits aus allen Komponenten, die ein mögliches kommerzielles Produkt später enthalten wird. Er wird mit Wasserstoff betrieben, der mit einem Wirkungsgrad von 64 Prozent in der Zelle in elektrischen Strom umgewandelt wird. Auch andere Brennstoffe wie Erdgas können umgesetzt werden, sogar mit höherem Wirkungsgrad, wie andere Versuche gezeigt haben.

Während Brennstoffzellen in Fahrzeugen nur 5.000 bis 10.000 Stunden lang halten müssen, erfordert der wirtschaftliche Betrieb in stationären Anwendungen eine Mindestlaufzeit von fünf Jahren oder umgerechnet 40.000 Stunden. Diesen Wert konnte die Jülicher Festoxid-Brennstoffzelle erreichen. Damit hat sie die Erwartungen der Forscher übertroffen, die vor zwei Jahren lediglich von einer maximalen Laufzeit um die 30.000 Stunden ausgingen. "Der Test hat uns angenehm überrascht. Auch wenn für die industrielle Umsetzung eher 60.000 bis 80.000 Betriebsstunden erwünscht sind, zeigt der Wert, dass die Langzeitstabilität grundsätzlich gegeben ist", berichtet Professor Detlef Stolten, Sprecher des Jülicher Forschungsbereichs Brennstoffzellen.

Das Testsystem besteht bereits aus Werkstoffen, die auch zur Herstellung eines kommerziellen Produkts verwendet werden könnten. Bis es soweit kommt, müssen die Herstellungskosten aber weiter optimiert werden und sich das System nicht nur auf dem Teststand, sondern auch unter Alltagsbedingungen bewähren.

Die Langlebigkeit ist auch eine Konsequenz ihrer verhältnismäßig schonenden Betriebstemperatur von 700 Grad Celsius. Überlicherweise arbeiten Festoxid-Brennstoffzellen sonst bei über 800 bis 1.000 Grad Celsius. Die hohen Temperaturen erlauben es, vergleichsweise unedle und damit kostengünstige Materialien einzusetzen und die Zelle mit einer ganzen Bandbreite von verschiedenen Brennstoffen zu betreiben. Wegen dieser Eigenschaften eignet sich die SOFC insbesondere für den Einsatz in dezentralen Anlagen, die private Haushalte und industrielle Einrichtungen mit Strom und unter Ausnutzung der Abwärme auch mit Heiz- und Prozessenergie versorgen.

Brennstoffzellen sollen künftig auch in Heizungen für Privathäuser zum Einsatz kommen. Im Rahmen von Callux, einem bundesweiten Praxistest für Heizungen für Einfamilienhäuser auf Basis von Brennstoffzellen, haben Vaillant und EnBW das erste wandhängende Gerät in einem Einfamilienhaus im badischen Karlsdorf in Betrieb genommen. Mehr als 200 Brennstoffzellen-Heizungen sind im Rahmen von Callux insgesamt bereits installiert. Als Hersteller sind noch Baxi Innotech aus Hamburg und das Schweizer Unternehmen Hexis dabei. Bis 2015 sollen die Geräte marktreif sein.

Quelle: FZ Jülich / pgl

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