K u rzfassu n g sb an d - Graz University of Technology
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Energieinnovation 2006 197<br />
7.3.3 „Hochtemperatur-Brennst<strong>of</strong>fzellensysteme - Energieeffizienz<br />
ohne Wasserst<strong>of</strong>finfrastruktur“<br />
Herbert W<strong>an</strong>cura, Sascha Kühn, Gernot Grimschitz, Giulio de Simone<br />
(ALPPS Fuel Cell Systems GmbH) 1 ,<br />
Gerhard Buchinger, Thomas Raab (Fachhochschule Oberösterreich)<br />
Hochtemperaturbrennst<strong>of</strong>fzellen und hier im Besonderen die Festoxidbrennst<strong>of</strong>fzellen (Solid Oxide<br />
Fuel Cells, SOFC) sind eine attraktive Vari<strong>an</strong>te der Brennst<strong>of</strong>fzellen-Technologie, da sie auf Grund<br />
ihrer hohen Betriebstemperaturen auch Brenngase verarbeiten k<strong>an</strong>n, welche Niedrig- und<br />
Mitteltemperaturbrennst<strong>of</strong>fzellen trotz sichtbarer Entwicklungsfortschritte im Bereich der<br />
Unempfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen nach wie vor nicht verarbeiten können.<br />
In ersten Abschnitt wird gezeigt, dass SOFC’s beispielsweise nicht nur mit CO-Gehalten nachhaltig<br />
funktionieren können, die um eine Größenordung über PEM-Brennst<strong>of</strong>fzellen mit<br />
Temperaturbereichen zwischen 120-180°C liegen, sondern dabei auch den Heizwert dieses<br />
Brenngas<strong>an</strong>teils nutzen. Auch in der Energiewirtschaft häufig vorkommende Verunreinigungen<br />
können mit entsprechenden Technologien beherrschbar gemacht werden. Die dabei eingesetzten<br />
Technologien reichen von der Kraftst<strong>of</strong>freinigung vor der Reformierung bis zu neuen<br />
Anodenentwicklungen, welche die direkte Umsetzung auch von konventionellen flüssigen Kraftst<strong>of</strong>fen<br />
erlauben. Im Vortrag werden neben den eigenen Untersuchungen der Autoren <strong>an</strong> Einzelzellen auch<br />
internationale Entwicklungen auf dem Gebiet gezeigt. Mit den Ergebnissen k<strong>an</strong>n dargestellt werden,<br />
welche Möglichkeiten hinsichtlich der Kraftst<strong>of</strong>fflexibilität SOFC-basierte Systeme bieten und welche<br />
Applikationssegmente sich damit abdecken lassen.<br />
Im zweiten Abschnitt wird der St<strong>an</strong>d der Technik in der Systemtechnik <strong>an</strong> H<strong>an</strong>d der wichtigsten<br />
Komponenten gezeigt.<br />
Die von den Autoren durchgeführten Entwicklungen in der Reformierung von Dieselkraftst<strong>of</strong>fen mit low<br />
S/C ATR Reformern bilden dabei einen Schwerpunkt. Die Ergebnisse, wie Wirkungsgrade von 76-<br />
80% und die Zusammensetzung des Produktgases und das sich daraus ergebende<br />
Rus<strong>sb</strong>ildungsrisiko werden beschrieben. Weiters befasst sich dieser Abschnitt mit SOFC Systemen<br />
auf Basis der sogen<strong>an</strong>nten mikrotubulären SOFC Technologie, wie sie von den Autoren gemeinsam<br />
verfolgt werden. Es werden die bisherigen Entwicklungsergebnisse der Alpps Zellen der ersten und<br />
zweiten Generation hinsichtlich der Leistungsdichte gezeigt. Diese Daten werden um die bisher<br />
gemessenen thermischen Zyklierungsdaten von Einzelzellen in einer Thermoschockeinrichtung<br />
(dT>400°K/min) und die sich daraus ergebenden Möglichkeiten ergänzt.<br />
Die Rolle welche die Bal<strong>an</strong>ce <strong>of</strong> Pl<strong>an</strong>t Komponenten spielen, werden im dritten Abschnitt diskutiert.<br />
Besondere Bedeutung nehmen hier die Systeme des Luftkreislaufs ein, also Vorwärm-<br />
/Tailga<strong>sb</strong>renner, Wärmetauscher und Verdichter. Leistungsgewichte, applikationsgerechte Auslegung<br />
und Kosten-/Wirkungsgrad Trade-<strong>of</strong>fs werden gezeigt.<br />
Im dritten Abschnitt wird auch auf die möglichen Applikationen eingeg<strong>an</strong>gen. Systembeispiele für den<br />
stationären dezentralen Energieerzeugung<strong>sb</strong>ereich aber auch für Hilfsenergiesysteme in<br />
verschiedenen mobilen Anwendungen werden vorgestellt. Der Au<strong>sb</strong>lick auf eine Entwicklung im<br />
Bereich der Antriebstechnik bildet den Abschluß des Vortrags.<br />
1 ALPPS Fuel Cell Systems GmbH, Exerzierplatzstrasse 4, 8051 <strong>Graz</strong>;<br />
Tel: +43 316 681284-40, Fax: +43 316 681284-29;<br />
e-mail: herbert.w<strong>an</strong>cura@alpps.at, Url: www.alpps.at;