Hannover Messe: Fraunhofer-Institute zeigen aktuelle Wasserstofftechnologie
Die neuesten Fraunhofer-Entwicklungen in der Wasserstofftechnologie sind auf dem Stand „Hydrogen and Fuel Cells“ der Hannover Messe zu sehen. Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Sinterwerkstoffe (IKTS) zeigt langzeitstabile SOFC-Stacks (Festoxid-Brennstoffzellenstapel) mit einer elektrischen Leistung von einem Kilowatt (kWel) für den Einsatz in der dezentralen Energieversorgung. Diese Hochtemperatur-Brennstoffzellen können mit fossilen Brennstoffen sowie mit Biogas betrieben werden. Zudem stellt das Institut eine ganz besonders dünne Mikrobatterie für die Integration in Sensorkarten vor. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) präsentiert ein außentaugliches, seriennahes Mikro-Brennstoffzellensystem für den Temperaturbereich von –20 °C bis +40 °C. Zielmärkte sind Anwendungen in der netzfernen Mess- und Regelungstechnik, die einen deutlichen Trend zur dezentralen Energieversorgung von Systemkomponenten aufweist.
Langzeitstabile SOFC-Stacks
Die vom Fraunhofer IKTS entwickelte, mit <0,5 mm ultradünne Mikrobatterie zielt auf mobile, hochintegrierte und kostengünstige Anwendungen, bevorzugt im Scheckkartenformat. In miniaturisierten elektronischen Produkten soll sie gemeinsam mit Sensoren, Elektronik sowie Datenschnittstelle integriert werden. Die Primärbatterie besteht aus einer Silberoxid-Kathode und einer Zink-Anode, die mittels Dickschichttechnik definiert auf die Stromkollektoren abgeschieden werden. Die Flexibilität der Dickschichttechnik ermögliche dabei die Realisierung elektrochemischer Zellen mit unterschiedlichen Kapazitäten, so das IKTS. Die Kapazität des ultradünnen Stromlieferanten beträgt 15 Milliamperestunden (mAh), die Zellspannung 1,5 Volt. Der umfassende Einsatz von Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC= Solid Oxide Fuel Cells) in der dezentralen Energieversorgung setzt laut IKTS Lösungen für die Verbesserung der Langzeitstabilität, der elektrischen Kontaktierung im Kathodenraum und die Reduzierung der zurzeit noch hohen Kosten voraus. Das Fraunhofer IKTS führt seit mehr als zehn Jahren Forschungsarbeiten zur SOFC durch und stellt nun Stacks mit einer Leistung von 1 kWel vor, die eine Lebensdauer von 40 000 Stunden erreichen sollen. Ein besonderer Vorteil sei der hohe Gesamtwirkungsgrad der SOFC von rund 80 %. Bei der dezentralen Anwendung in einem CHP-System (Combined Heat and Power) sind Stack-Einheiten im Bereich von 1 bis 5 kW el erforderlich. Das System als Peripherie sichert die Aufbereitung und Bereitstellung des Brenngases, die Auskopplung und Nutzung der Wärme und die Spannungswandlung auf 220 V Wechselspannung. Zielanwendung für solche Systeme ist die Strom- und Wärmeversorgung von Ein- und Mehrfamilienhäusern, wobei als primärer Energieträger nur Erdgas oder Biogas benötigt wird.
Klimataugliche Mikro-Brennstoffzellen
Das Fraunhofer ISE entwickelt Brennstoffzellensysteme im niedrigen Leistungsbereich und weitete neuerdings deren Anwendungsbereich auf extreme Betriebstemperaturen und Luftfeuchtigkeit aus. Außentemperaturen unter dem Gefrierpunkt beziehungsweise hochsommerliche 40 °C stellen die Forscher dabei vor zusätzliche Herausforderungen. Weil bei tiefen Temperaturen die Reaktionsfeuchtigkeit in der Brennstoffzelle zu Eis gefriert und andererseits bei hohen Temperaturen die Membran-Elektroden-Einheit austrocknet, sei bisher in beiden Fällen ein Betrieb der Brennstoffzelle nicht möglich gewesen. Dem Fraunhofer ISE sei es jetzt gelungen, mit Hilfe eines vollautomatisierten Brennstoffzellen-Teststands mit integrierter Klimakammer extreme Betriebsbedingungen nachzubilden und praxisrelevante Lösungskonzepte zu entwickeln. Durch entsprechende Führung der kalten und warmen Luftströme in einem neuartigen Gehäusekonzept werde die Heizung bzw. Kühlung des Systems unterstützt. Mit Hilfe einer innovativen, mikroprozessorgesteuerten Regelung sei nun ein zuverlässiger Kaltstart bei -20 °C ebenso möglich wie der sichere Betrieb des Brennstoffzellensystems bei Temperaturen bis über 40 °C.
„Hydrogen and Fuel Cells“ auf der Hannover Messe vom 11.-15.04. 2005: Halle 13, Stand H58/7
04.04.2005 Quelle: Fraunhofer ISE Solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH
