Brennstoffzelle überzeugt im dynamischen Dauertest

Ameise auf Alkohol

Zehntausend Betriebsstunden im Einsatz: Diesen Rekord hat das Institut für Energie- und Klimaforschung im Forschungszentrum Jülich mit einem Hybridsystem auf Basis von Direktmethanol-Brennstoffzellen aufgestellt. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Projekt wurde ein Brennstoffzellenstapel für den Einsatz in einem elektrischen Hubwagen konzipiert.

Direktmethanol-Brennstoffzellen (DMFC) wandeln den flüssigen Brennstoff Methanol direkt in elektrischen Strom um. Elektrischen Kleinantrieben sollen sie zu längeren Betriebsdauern und Reichweiten verhelfen. Denn anders als Batterien müssen DMFC-Systeme nicht vergleichsweise aufwendig und zeitintensiv aufgeladen werden. Das Nachtanken von Methanol reicht. „Im dynamischen Dauertest konnten wir nachweisen, dass das Brennstoffzellensystem etwa doppelt so lange Lebensdauern wie derzeitige Batteriesätze erreicht. Damit kann auch die Wirtschaftlichkeit von DMFC-Systemen aufgezeigt werden, wie in begleitenden Studien nachgewiesen wird“, sagt Prof. Detlef Stolten, der Leiter des Instituts.

In einem realen Lagerhaus, dort wo kleine Gabelstapler „Horizontalkommissionierer“ heißen, ermittelten die Forscher den Alltagsbetrieb ? anfahren, bremsen, Stillstand, Grund- und Spitzenlast. Das Lastprofil unterlegten sie im Dauerteststand. Der getestete Stack ? ein Block aus 88 Brennstoffzellen ? hat eine Nennleistung von 1,3 und das Hybridsystem eine Spitzenleistung von 7 Kilowatt. Der Test lief weit über ein Jahr seit August 2010.

Erfolg von zehn Jahren Arbeit

Das erste System der Forscher brachte es 2002 im Labor auf eine Laufzeit von 50 Stunden. In den vergangenen zehn Jahren gelang es den Jülichern, die Technik für den realen industriellen Betrieb fit zu machen, das heißt die Betriebszeit im dynamischen Betrieb bis auf die jetzt gemessenen zehntausend Stunden zu steigern. Dabei erhöhten sie neben der Lebensdauer auch die Leistungsdichte und die Reichweite der DMFC.

Die Brennstoffzelle wird sowohl für die dezentrale Strom- und Wärmeerzeugung als auch als Antriebsaggregat für Kraftfahrzeuge bei mobilen Anwendungen seit vielen Jahren in Deutschland entwickelt. Deswegen setzt die Bundesregierung im 6. Energieforschungsprogramm auf diese Technologie, um die im Energiekonzept festgelegte Reduzierung des Primärenergiebedarfs zu erreichen ? einerseits durch Effizienzsteigerungen auf der Energienachfrageseite und andererseits durch eine signifikante Erhöhung der Nutzungsgrade auf der Angebotsseite.

BINE berichtete zuletzt über eine Bordstromversorgung mit Brennstoffzellen.

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