Brennstoffzelle

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Die Brennstoffzellentechnik ist eine Technik zur umweltfreundlichen Nutzung von Energie für die Wärme- und Stromerzeugung.

Brennstoffzelle

Die Energie von Brennstoffzellen wird hergestellt aus:

• Wasserstoff
• Methanol
• Erdgas oder
• Kohlegas

Allen Brennstoffzellen-Konzepten ist gemeinsam, dass ein wasserstoffhaltiger Kraftstoff die Energie für den Antrieb liefert, sei er gasförmig oder flüssig. Steht kein reiner Wasserstoff zur Verfügung, wird das verwendete Erdgas oder Methanol zunächst zu Wasserstoff umgewandelt (reformiert), bevor es in der eigentlichen Brennstoffzelle zu Energie umwandelt wird.

Typen von Brennstoffzellen

AFC

Alkalische Brennstoffzellen (Alkaline Fuel Cell) Betriebstemperatur: 60..200°C, Brennstoff: Hochreiner Wasserstoff oder CO2-freies Reformat, Elektrischer Wirkungsgrad: 40-60%, Leistungsbereich: 100 W..20 kW, Entwicklungsstand: kommerziell verfügbar, Einsatzbereiche: Raumfahrt, Militärtechnik

PEMFC

Polymer-Membran Brennstoffzellen (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) Betriebstemperatur: 80..100°C; Brennstoff: Wasserstoff, Methanol oder Reformat; Elektrischer Wirkungsgrad: 40-60%; Leistungsbereich: 100 W..10 MW; Entwicklungsstand: Prototypen; Einsatzbereiche: Fahrzeugantriebe, Hausenergieversorgung, portable Anwendungen

PAFC

Phosphorsaure Brennstoffzellen (Phosphoric Acid Fuel Cell) Betriebstemperatur: 150..250°C; Brennstoff: Wasserstoff, Erdgas oder Reformat; Elektrischer Wirkungsgrad: 40-50%; Leistungsbereich: 200kW..10 MW; Entwicklungsstand: Kleinserie; Einsatzbereiche: Heizkraftwerke

MCFC

Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (Molten Carbonate Fuel Cell) Betriebstemperatur: 550..650°C; Brennstoff: Erdgas oder Kohlegas; Elektrischer Wirkungsgrad: >60%; Leistungsbereich: >100 MW; Entwicklungsstand: Prototypen; Einsatzbereiche: Heizkraftwerke, Kraftwerke

SOFC

Oxidkeramische Brennstoffzellen (Solid Oxide Fuel Cell) Betriebstemperatur: 900..1.100°C; Brennstoff: Erdgas oder Kohlegas; Elektrischer Wirkungsgrad: >60%; Leistungsbereich: >100 MW; Entwicklungsstand: Prototypen; Einsatzbereiche: Heizkraftwerke, Kraftwerke

Wirkungsweise von PEMFC Brennstoffzellen-Geräten

PEMFC-Brennstoffzellengeräte funktionieren nach dem folgenden Prinzip:

1. Im Reformer werden Erdgas, Wasserdampf und Luft zu einem wasserstoffreichen Gas umgewandelt.
2. Im Kernstück des Heizgerätes, der PEM-Zelle (Proton Exchange / Polymer Membrane) wird der Wasserstoff mit Luft zu Wärme und Elektrischer Energie umgewandelt.
3. Ein Inverter wandelt den Gleichstrom in den üblichen Wechselstrom um.

Vaillant: Brennstoffzellenheizgerät (BZH)

Als Hersteller von Heizkesseln entwickelt die Firma Vaillant (www.vaillant.de) Brennstoffzellengeräte für Leistungen:

• Gesamtleistung: mind. 4,6 kW bis zu 7 kW
• Elektrische Energie: 2,5-4,6 kW
• Thermische Leistung: 3,8-7 kW

Als Brennstoff wird Erdgas eingesetzt. Der Wirkungsgrad soll ca. >80% für das Gesamtsystem betragen (Elektrischer Wirkungsgrad 35%). Die Heizungsanlage ist auf max. 70/55° zu dimensionieren.

Weblinks

• Bundesminiserium für Wirtschaft Politikfelder>Energiepolitik>Service>Weiterführende Links>Spezial Brennstoffzelle
• www.forum-brennstoffzelle.de
• www.innovation-brennstoffzelle.de
• www.fuelcellworld.org
• Bine-Info über Status-Seminar 2011