Allgemeiner Teil - BWT Group

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03.03.2013 Aufrufe

38 Fuel Cell Membrane Technologies Saubere Energie für das 21. Jahrhundert Die Energiekrise ist neben der Wasserkrise die größte Herausforderung unserer Zeit. Die Industrialisierung der Erde wird – in der Vergangenheit und in der Gegenwart – wesentlich von lärmenden, Schadstoffe ausstoßenden, energieineffizienten Maschinen geprägt und begleitet. Der klassische Verbrennungsmotor mit niedriger Energieausbeute und versorgt von fossilen Energieträgern ist omnipräsent. So gibt es derzeit weltweit rund 950 Millionen Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge. Jährlich werden 50 bis 60 Millionen Fahrzeuge neu zugelassen. Batterien stellen darüber hinaus die mobile und portable Energieversorgung sicher, Milliarden landen jährlich im Müll. Angesichts steigender Emissionen (CO 2 , NO X , SO X , etc.), des spürbaren Klimawandels und des wachsenden weltweiten Energiebedarfs bieten alternative Energien und die Brennstoffzelle umweltfreundliche Auswege aus der Energiekrise. Damit verbunden sind eine Umstellung unserer Energieversorgung, Energieeinsparungen und eine dramatisch höhere Energieeffizienz und damit eine Vielzahl von Maßnahmen im Bereich der privaten und industriellen Energieverwendung erforderlich. Die Bereiche der Energieerzeugung und Energieverteilung sind dabei ebenso betroffen wie der Transport und Verkehr sowie der private Kleinverbrauch. Einer dezentralen Energieerzeugung wird hierbei aufgrund der ernormen Leitungs- und Umwandlungsverluste eine besondere Rolle zugemessen. Eine weitere wichtige Rolle kommt in diesem Kontext der Verwendung von kohlendioxidneutralen, erneuerbaren Energien wie Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft und Biomasse zu. Allerdings bedingt die Verwendung erneuerbarer Energien in der Regel auch neue Verfahren und Technologien für die Energiespeicherung. Darüber hinaus wird der Speicherung von Energie als Wasserstoff und der Verwendung von Redoxbatterien mit flüssigem Elektrolyt die wichtigste Bedeutung beigemessen. In der Brennstoffzelle wird mittels einer kontrollierten „kalten Verbrennung“ Wasserstoff, Methanol oder ein Reformat mit Sauerstoff zusammengeführt, woraus auf effiziente Weise Elektrizität und Wärme BWT Geschäftsbericht 2008

entsteht – ohne Emission von Schadstoffen und Lärm. Die PEM-Brennstoffzelle ist aufgrund der hohen verfügbaren Leistungsdichten der wichtigste Typus. PEM-Zellen bestehen aus zwei Elektroden, die durch eine protonenleitende Membran (Polymer Electrolyte Membrane oder Proton Exchange Membrane) voneinander getrennt sind. Die Elektroden bestehen aus Kohlenstoffmatten, die mit einem Katalysator beschichtet und über einen äußeren Stromkreis miteinander verbunden sind. Der Anode wird kontinuierlich der Brennstoff (z.B. Wasserstoff) zugeführt. Die Kathode wird ständig mit Sauerstoff (z.B. aus Luft) versorgt. Die Umsetzung von Sauerstoff und Wasserstoff zu Wasser verläuft in zwei Teilreaktionen, wobei die Wasserstoffprotonen durch die Membran hindurchtreten. Der entstehende Elektronenfluss kann an den Elektroden abgenommen werden. BWT und ihre Tochter FuMA-Tech beschäftigen sich als Komponentenlieferant mit der Wasserstofferzeugung, der Energieerzeugung aus Wasserstoff in Brennstoffzellen sowie mit der reversiblen Energiespeicherung und Energieerzeugung in Batterien. Für diesen Zukunftsmarkt liefert FuMA-Tech ausgezeichnete Membranen für die Wasserelektrolyse, innovative fumion ® Polymere und fumapem ® Polymermembranen für die Brennstoffzelle, fumasep ® Wassertransfermembranen für die Befeuchtung von Gasen und Luft sowie neuartige Membranen für Batterieanwendungen. BWT und FuMA-Tech liefern damit Membranen und Komponenten für die mobile Anwendung von Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen, für die stationäre Anwendung von Brennstoffzellen in der Erzeugung von Wärme und Strom sowie für die portable Anwendung von Mikrobrennstoffzellen in elektrischen Geräten. Produkte Als Hersteller von Polymeren und Membranen für Brennstoffzellen kann FuMA-Tech geprüfte Produkte für alle Anwendungen anbieten. Dabei kommen sowohl Perfluorsulfonsäuremembranen als auch nichtfluorierte Kohlenwasserstoffmembranen zum Einsatz. In jüngster Zeit wurde das Lieferprogramm um Anionenaustauschermembranen und um Membranbefeuchter (fumasep ® BRM) für Brennstoffzellen ergänzt. Brennstoffzellentyp Betriebstemperatur Produkt Energieträger Anwendungen Niedertemperatur (Typ 1) bis 85° C fumapem F, S H 2 stationär, portabel Mitteltemperatur (Typ 2) bis 125° C fumapem FZP H 2 stationär, mobil Hochtemperatur (Typ 3) bis 180° C fumapem A H 2 , Reformat mobil, stationär Direktmethanolzelle (Typ 4) bis 110/130° C fumapem S, ST, P CH 3 OH portabel FuMA-Tech hat sich strategisch als Komponentenlieferant positioniert. Als potenzieller Kundenkreis sind damit zunächst die etablierten Hersteller von „Membran-Elektroden-Einheiten“ (MEA) angesprochen. Durch diese strategische Ausrichtung können die Stärken einer innovativen Entwicklung und einer Vielzahl an Patenten mit der Produktionserfahrung aus der Herstellung von Membranen für die Wasseraufbereitung und einer klaren vertrieblichen Ausrichtung bei minimalem Risiko erfolgreich zusammengeführt werden. Protonenleitende Membranen werden heute von einer Vielzahl von Unternehmen entwickelt und hergestellt. Neben dem weltweiten Patentschutz zur Herstellung verbesserter perfluorierter Membranen sowie zur Herstellung stabiler fluorfreier Kohlenwasserstoffmembranen wird das Know-how und der Patentschutz von FuMA-Tech durch die einzigartigen anorganisch-organischen Multimatrixmembranen sowie das Verfahren zu deren Herstellung und Anwendung erweitert. FCMT BWT Geschäftsbericht 2008 39

entsteht – ohne Emission von Schadstoffen und Lärm. Die PEM-Brennstoffzelle ist aufgrund der hohen<br />

verfügbaren Leistungsdichten der wichtigste Typus. PEM-Zellen bestehen aus zwei Elektroden, die durch<br />

eine protonenleitende Membran (Polymer Electrolyte Membrane oder Proton Exchange Membrane)<br />

voneinander getrennt sind. Die Elektroden bestehen aus Kohlenstoffmatten, die mit einem Katalysator<br />

beschichtet und über einen äußeren Stromkreis miteinander verbunden sind. Der Anode wird kontinuierlich<br />

der Brennstoff (z.B. Wasserstoff) zugeführt. Die Kathode wird ständig mit Sauerstoff (z.B. aus<br />

Luft) versorgt. Die Umsetzung von Sauerstoff und Wasserstoff zu Wasser verläuft in zwei <strong>Teil</strong>reaktionen,<br />

wobei die Wasserstoffprotonen durch die Membran hindurchtreten. Der entstehende Elektronenfluss<br />

kann an den Elektroden abgenommen werden.<br />

<strong>BWT</strong> und ihre Tochter FuMA-Tech beschäftigen sich als Komponentenlieferant mit der Wasserstofferzeugung,<br />

der Energieerzeugung aus Wasserstoff in Brennstoffzellen sowie mit der reversiblen<br />

Energiespeicherung und Energieerzeugung in Batterien.<br />

Für diesen Zukunftsmarkt liefert FuMA-Tech ausgezeichnete Membranen für die Wasserelektrolyse,<br />

innovative fumion ® Polymere und fumapem ® Polymermembranen für die Brennstoffzelle, fumasep ®<br />

Wassertransfermembranen für die Befeuchtung von Gasen und Luft sowie neuartige Membranen für<br />

Batterieanwendungen. <strong>BWT</strong> und FuMA-Tech liefern damit Membranen und Komponenten für die mobile<br />

Anwendung von Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen, für die stationäre Anwendung von Brennstoffzellen<br />

in der Erzeugung von Wärme und Strom sowie für die portable Anwendung von Mikrobrennstoffzellen<br />

in elektrischen Geräten.<br />

Produkte<br />

Als Hersteller von Polymeren und Membranen für Brennstoffzellen kann FuMA-Tech geprüfte Produkte<br />

für alle Anwendungen anbieten. Dabei kommen sowohl Perfluorsulfonsäuremembranen als auch nichtfluorierte<br />

Kohlenwasserstoffmembranen zum Einsatz. In jüngster Zeit wurde das Lieferprogramm um<br />

Anionenaustauschermembranen und um Membranbefeuchter (fumasep ® BRM) für Brennstoffzellen<br />

ergänzt.<br />

Brennstoffzellentyp Betriebstemperatur Produkt Energieträger Anwendungen<br />

Niedertemperatur (Typ 1) bis 85° C fumapem F, S H 2 stationär, portabel<br />

Mitteltemperatur (Typ 2) bis 125° C fumapem FZP H 2 stationär, mobil<br />

Hochtemperatur (Typ 3) bis 180° C fumapem A H 2 , Reformat mobil, stationär<br />

Direktmethanolzelle (Typ 4) bis 110/130° C fumapem S, ST, P CH 3 OH portabel<br />

FuMA-Tech hat sich strategisch als Komponentenlieferant positioniert. Als potenzieller Kundenkreis sind<br />

damit zunächst die etablierten Hersteller von „Membran-Elektroden-Einheiten“ (MEA) angesprochen.<br />

Durch diese strategische Ausrichtung können die Stärken einer innovativen Entwicklung und einer<br />

Vielzahl an Patenten mit der Produktionserfahrung aus der Herstellung von Membranen für die<br />

Wasseraufbereitung und einer klaren vertrieblichen Ausrichtung bei minimalem Risiko erfolgreich<br />

zusammengeführt werden.<br />

Protonenleitende Membranen werden heute von einer Vielzahl von Unternehmen entwickelt und<br />

hergestellt. Neben dem weltweiten Patentschutz zur Herstellung verbesserter perfluorierter Membranen<br />

sowie zur Herstellung stabiler fluorfreier Kohlenwasserstoffmembranen wird das Know-how und der<br />

Patentschutz von FuMA-Tech durch die einzigartigen anorganisch-organischen Multimatrixmembranen<br />

sowie das Verfahren zu deren Herstellung und Anwendung erweitert.<br />

FCMT<br />

<strong>BWT</strong> Geschäftsbericht 2008 39

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