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Energiespeichersysteme

1. Wasserstofftechnologie

a) Gewinnung von Wasserstoffb) Sicherheitsproblematikc) Speicherung, Systemlösungen

2. Konventionelle Blockheizkraftwerke - Kraft-Wärme-(Kälte-)Kopplung

3. Grundbegriffe der Brennstoffzellen-Technologie

a) Funktionsprinzip b) Brennstoffzellen-“Stacks” c) Verschiedene Brennstoffzellentypen d) Reformierung (Gasaufbereitung)e) Gesamtsysteme

4. Technischer Einsatz von Brennstoffzellensystemen

a) Mobile Anwendungenb) Stationäre Anwendungen

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Einsatzgebiete der verschiedenen Brennstoffzellentypen

- Raumfahrt - Militär - Speichersysteme

- Kraft-/Wärmekopplung - Dezentrale Stromversorgung

AFC PEM/DMFC PAFC MCFC SOFC

1020°C

- Kraft-/Wärmekopplung

- Dezentrale Stromversorgung

- Sonderanwendungen

- Transport

- Dezentrale Stromversorgung

- Militär

- Kleinstverbraucher

80°C

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AFC in Apollo Lunar Landing Missions

Apollo 11 Liftoff

E. Aldrin Leaves LMfor Lunar Surface

Apollo 11 CM & SM

N.Armstrong Inside LMApollo Missions were powered by a 7 kWel

AFC-System (Pratt & Whitney)

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Damaged Apollo 13 Service Module

Fused ThermalSwitch

Mission Control during Oxygen Cell Failure

Apollo 13 Splashdown

AFC Problems during Apollo 13 Mission

Apollo 13 Oxygen Cell Failure: Fuel Cells Without O2-Supply Causing Severe Shortage of Electrical Power (and other severe problems)

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AFC in US Space Shuttle

Cockpit View

US Space Shuttle Cargo Bay

US Space Shuttle is Powered by a 12 kWel AFC-System

(Pratt & Whitney)

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Brennstoffzelleneinsatz in U-Booten

40 kWel PEM-Modul für U-Boote (Siemens)

U-Boot Klasse 212 der HDW ausgerüstet mit 40 kWel PEM-Modulen (Siemens) Gesamtleistung bis 800 kWel

U-Boot 212 Eurosub-H der deutschen Bundesmarine

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Brennstoffzelleneinsatz in Kraftfahrzeugen

NECAR 1 bis 3

Daimler-Chrysler A-Klasse (Necar) ausgerüstet mit 2 St. 25 kW PEM-Modulen (Ballard)

Schnittbild des NECAR 3

NECAR 4

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Daimler-Chrysler: Necar 4

Antriebsaggregat des NECAR 4: 2 Stacks mit je 35 kWel, H2-Betrieb

NECAR 4

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Daimler-Chrysler: Necar 5

NECAR 5

Antriebsaggregat des NECAR 5: 2 Stacks mit je 35 kWel,

Methanol-Betrieb

Jeep Commander 2 und NECAR 5

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Daimler-Chrysler: Entwicklung der Necar-Flotte

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Brennstoffzelleneinsatz in Kraftfahrzeugen

Opel Fuel Cell Car

Toyota EV

Brennstoffzellen-Fahrzeuge verschiedener PKW-Hersteller

Ford Prodigy 0 Emissions

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Brennstoffzelleneinsatz in Kraftfahrzeugen

Brennstoffzellen-Busse ausgerüstet mit PEM-Modulen für

reinen H2 -Betrieb (Ballard)

Ballard Fuel Cell Bus Daimler-Chrysler NEBUS

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MAN-Brennstoffzellenbus mit 4 x 30 kWel PEM-Modulen

MAN: Niederflurbus mit Siemens-PEM-Modulen

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Brennstoffzelleneinsatz in Sonderfahrzeugen

Golfwagen und Kleintraktor der Firma “Energy Partners” (John Deere)

“Linde”-Gabelstapler angetrieben mit PEM-Zellen (Siemens)

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Brennstoffzelleneinsatz in Kleinverbrauchern

PEM-System der Firma “Ballard” mit Metallhydridspeicher (~20W)

Portables PEM-System von “FhG-ISE” mit Metallhydridspeicher (~250 mW)

PEM-System für Profi-Videokameras (H-Power)

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Katalysatormaterial: Mischung aus Platin und Ruthenium

Niedertemperaturbrennstoffzelle

Kein Reformer, da Methanol von Zelle umgewandelt wird

Verwendung eines Brennstoffes (Methanol), der bei Zimmertemperatur flüssig ist; H2-Erzeugung entfällt

DMFC ist als Weiterentwicklung der PEMFC anzusehen

Weitere Eigenschaften einer DMFC

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geringere Investitions- und Betriebskosten

bessere Dynamik

einfachere Betriebsweise mit schnellerem Ansprechverhalten

einfaches Systemdesign

geringes Systemvolumen und -gewicht

Vergleich PEMFC und DMFC

Vorteile DMFC

Nachteile DMFC

Brennstoffverluste und reduzierte Spannung (durch Misch-potentialbildung an der Kathode durch Wandern von Methanol von der Anoden- zur Kathodenseite)

reduzierte Leistungsdichte (durch mangelhafte Kinetik der Methanoloxidation und Methanolpermeation durch die Membran).

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Beispiele für Einsatzgebiete der DMFC