Siemens entwickelt Röhrenform für Brennstoffzellen weiter


Mit dem SFC-200 erprobt Siemens noch ein tubuläres Brennstoffzellendesign. Künftige Entwicklungen sollen mit planaren Zellen arbeiten. Foto: Siemens Power Generation

Der deutsche Elektronikkonzern Siemens will gegen Ende des Jahrzehnts stationäre Brennstoffzellensysteme mit Leistungen von über 100 Kilowatt auf den Markt bringen. Die Anlagen werden mit Erdgas betrieben und sind als Kleinkraftwerke zur Versorgung von Wohnblocks und kleinen Industriebetrieben gedacht. Vor allem in der Oberflächengeometrie der SOFC-Systeme sehen die Siemens-Ingenieure noch ein großes Entwicklungspotenzial.

Begonnen hat Siemens mit so genannten tubulären Brennstoffzellen – einer Entwicklung des amerikanischen Westinghouse-Konzerns, den Siemens 1998 teilweise übernommen hatte. Die einzelnen Zellen sind dabei nicht flach konstruiert wie bei einer PEM, sondern bestehen aus langen Röhren. Außen befindet sich dabei das Anodenmaterial, das durch den Elektrolyten von der innen liegenden Kathode getrennt ist.

Bei einem solchen System wird ein ganzes Bündel solcher Röhren genutzt, die in einem Gehäuse verbaut sind. Im Betrieb strömt nun Luft innen durch die Röhren, während der Wasserstoff außen entlangstreicht und mit den durch den Elektrolyten diffundierenden Sauerstoffionen zu Wasserdampf reagiert. Die aus keramischen Materialen bestehenden Zellen erreichen dabei Temperaturen von etwa 1000 Grad Celsius. Mithilfe dieser hohen Temperaturen kann das als Energieträger verwendete Erdgas gleich im Stack reformiert werden. Es wird zuvor nur entschwefelt, durchläuft einen Katalysator und wird mit Wasserdampf für die Reformierung angereichert.

Siemens hat bereits eine ganze Reihe von Versuchsanlagen mit einem solchen tubulären Design in Betrieb genommen. Jüngstes Mitglied der Familie ist das SFC-200 Power System, eine stationäre Anlage, die 125 Kilowatt elektrische Leistung und 100 Kilowatt Wärmeleistung liefern kann. Mit diesen Daten liegen die Anwendungsbereiche bereits auf der Hand: Solche Systeme könnten Strom für Wohnblocks liefern oder kleinere Industriebetriebe mit Energie versorgen. Die thermische Leistung könnte sowohl für die Heizung als auch für die Klimatisierung der Gebäude verwendet werden.

Der elektrische Wirkungsgrad des Prototypen liegt dabei bei 44 Prozent, beim Gesamtwirkungsgrad kommt das System auf 80 Prozent. Mit einem verbesserten Design der Oberflächen könnte sich die Effizienz jedoch noch weiter verbessern, so die Siemens-Ingenieure. In der Entwicklung sind bereits Zellen mit rechteckigen Querschnitten, die dicht aneinander gereiht werden können. So erreichen sie eine zwei- bis dreimal größere Leistungsdichte und damit auch eine höhere Effizienz. Mit ersten marktfähigen Produkten wird gegen Ende des Jahrzehnts gerechnet. (Quelle: Ulrich Dewald; IBZ)


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