STICKSTOFFFREIE PARTIELLE OXIDATION FÜR BRENNSTOFFZELLENSYSTEME
Technologie
Eine Anreicherung der Verbrennungsluft mit Sauerstoff erhöht die Effizienz und Umweltverträglichkeit des Dieselmotors. Dazu wird Sauerstoff zusammen mit Kohlenstoff als „Oxyfuel“ in das Brenngas eingespeist. Der Einsatz von keramischen Membranen, die mittels Abwärme des Verbrennungsprozesses betrieben werden, ermöglicht eine besonders effektive Generierung von Sauerstoff. Dafür werden Rohrmembranen auf der Basis von gemischtleitenden Membranen (mixed ionic electronic conductors — MIEC) entwickelt, die einen Durchsatz von hochreinem Sauerstoff bei hohen Temperaturen ermöglichen. Besonders effizient sind keramische Dünnschichten auf der Basis von Kobalt und Eisen.
Niedertemperatur-Brennstoffzellensystem mit stickstofffreier POX [J. Wartmann und R. Kriegel, Schlussbericht IGF Vorhaben 406 ZBG der IUTA e.V., ZBT GmbH und IKTS, 2015]
Anwendung
Brennstoffzellensysteme mit stickstofffreier POX aus regenerativen Alkoholen als Energieträger können in Anwendungen zu Land und auf See eingesetzt werden. Das bevorzugte Anwendungsgebiet liegt in der netzfernen, dezentralen Zusatz- und Ersatzenergieversorgung. Stickstofffreie POX-Systeme eignen sich zur Versorgung von Polymermembran-basierten Brennstoffzellen als auch für elektrokeramische Hochtemperatur-Brennstoffzellen in den genannten Anwendungsfeldern.
Potenzial
Die hohe Speicherdichte von einfachen Alkoholen als Wasserstoffquelle ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungsfeldern im Bereich der mobilen und netzfernen Energieversorgung. Derzeitig wird hier eine große Anzahl von Dieselmotoren mit niedrigen Wirkungsgraden und damit verbundenen spezifisch hohen Kohlendioxid- und Stickoxidemissionen eingesetzt. Diese Anzahl könnte durch Brennstoffzellensysteme mit stickstofffreier POX als Prozess zur Wasserstofferzeugung erheblich reduziert werden. Ein großes Potenzial besteht auch im Bereich des Mobilfunks, der momentan einen globalen Gesamtbedarf von mehr als 6 GW und 160 TWh aufweist. Weitere Anwendungsbeispiele liegen im Bereich der Logistik und Infrastrukturversorgung, so dass für die Technologie sehr gute Marktchancen bestehen.
