20 kW-Bordstromversorgung auf der Basis von HT-PEMFC-Modulen und Diesel-Reforming

摘要

Die Versorgung elektrischer Verbraucher an Bord von Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen und auch Schienenfahrzeugen kann effizient und unabhangig vom eigentlichen Antriebsaggregat mit einem Brennstoffzellensystem erfolgen, wobei im Sinne einer einfachen Logistik ein bereits an Bord verwendeter Energietrager einem Konzept mit Wasserstoff als Energietrager vorzuziehen ist. In den genannten Anwendungsfeldern wird in erster Linie Diesel (bzw. Kerosin) als Treibstoff eingesetzt, so dass eine Reformereinheit zur Erzeugung eines wasserstoffreichen Produktgases fur den Brennstoffzellenbetrieb erforderlich ist. Als Brennstoffzellentyp eignet sich hier insbesondere die Hochtemperatur-PEM (Polymer-Elektrolyt-Mernbran)-Brennstoffzelle (HT-PEMFC); zum einen, da durch den relativ hohen Betriebstemperaturbereich von etwa 140 bis 170°C eine gegenuber der Niedertemperaturvariante wesentlich verbesserte Kohlenmonoxidtoleranz (etwa 2% CO sind tolerabel im Vergleich mit etwa 10 ppm CO im Falle der NT-PEMFC) gegeben ist, zum anderen, da dieser Brennstoffzellentyp im Vergleich etwa mit einer SOFC (solid oxide fuel cell), deren typische Betriebstemperatur bei etwa 850°C liegt, nur eine kurze Aufwarmphase erfordert, wobei auch haufige Temperaturzyklen, etwa durch An- und Abfahren der Brennstoffzelle, kein Problem darstellen. Ein weiterer Vorteil der HT-Variante gegenuber der NT-Version ist die Abwesenheit der Problematik des Wassermanagements im Innern des Stacks, da bei diesem Temperatur- und Druckniveau das entstehende Produktwasser gasformig anfallt. Es wird ein modular aufgebautes Brennstoffzellensystem im Bereich von 20 kW_(el) diskutiert, wobei eine moglichst effiziente thermische Kopplung der einzelnen Komponenten versucht wird.