Genug Strom für Einfamilienhaus Forschern des Forschungszentrum Jülich
www.fz-juelich.de ist ein Weltrekord bei Brennstoffzellen gelungen: Mit Wasserstoff als Brenngas lieferte ein Brennstoffzellenstapel aus 60 ebenen Einzelzellen eine Leistung von 13,3 Kilowatt. Diese Menge an Energie genügt, um ein Mehrfamilienhaus zu Spitzenbedarfszeiten mit Strom zu versorgen. Eine weitere Sensation war die geringe mittlere Betriebstemperatur von 760 Grad Celsius, die sich günstig auf die Lebensdauer der verwendeten Materialien auswirkt.
Mit Brennstoffzellen lässt sich besonders viel Strom und Wärme aus Brennstoffen wie Wasserstoff und Erdgas herausholen. Dabei entsteht im Wasserstoff-Betrieb überhaupt kein CO2 und sogar im Erdgas-Betrieb erheblich weniger als bei Verbrennungsmotoren und Heizkesseln. Zu den viel versprechenden Kandidaten für den künftigen Einsatz in Gebäuden, Kraftwerken und Fahrzeugen zählen die Hochtemperatur-Brennstoffzellen mit Festelektrolyt, die so genannten Solid Oxide Fuel Cells SOFC.
Die Jülicher Experten bauen solche SOFCs, die sich durch einen dünnen Elektrolyten und ebene Einzelzellen auszeichnen. In den jüngsten Versuchsanordnungen ist es den Forschern gelungen, 60 solcher Zellen zu einem Stapel (Stack) zu verschalten und mit Wasserstoff so zu betreiben, dass an keiner Stelle 800 Grad Celsius deutlich überschritten wurden. Der etwa 40 Zentimeter hohe Stack lieferte die Leistung von 13,3 Kilowatt.
Methan als Brennstoff wird auf Grund der herrschenden Temperatur direkt im Stack in Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt - ein Vorteil der SOFC gegenüber anderen Brennstoffzellen-Typen. Dadurch ist die SOFC besonders effizient. Außerdem kann der Aufbereitungsaufwand für das hauptsächlich aus Methan bestehende Erdgas gering gehalten werden. Das senkt die Kosten für das Gesamtsystem und ermöglicht außerdem den Einsatz in Fahrzeugen zur Bordstromversorgung. Mit einem solchen Methan-Wasserstoff-Gemisch erreichte der Stack immer noch eine Leistung von 11.900 Watt.
Der Jülicher Brennstoffzellen-Stapel läuft inzwischen seit über 1.100 Stunden im Dauerbetrieb. In dieser Zeit hat er nur etwa drei Prozent an Leistung verloren. "Zurückzuführen ist das auf das Verhalten einzelner Zellebenen, weniger auf das Altern des gesamten Stapels", erklärt Robert Steinberger-Wilckens, Leiter des Projekts Brennstoffzelle am Forschungszentrum Jülich. Für eine stationäre Stromversorgung sind allerdings Betriebszeiten von über 40.000 Stunden notwendig, beim Einsatz in Fahrzeugen reichen dagegen 5.000 bis 10.000 Stunden aus.