Emissionen senken beim Energiesparen
Festoxidbrennstoffzellen sind Energieumwandlungseinrichtungen, bei denen in einer elektrochemischen Reaktion Wasserstoff zum Einsatz kommt, um Elektrizität und Wärme mit erheblich höherem Wirkungsgrad als konventionelle Verbrennungseinrichtungen zu erzeugen. Wasserstoff kann aus kohlenwasserstoffreichen Brennstoffen wie beispielsweise Erdgas, das für den häuslichen Gebrauch zur Verfügung steht, gewonnen werden. Forscher arbeiteten drei Jahre an dem Projekt TRISOFC (Durable solid oxide fuel cell tri-generation system for low carbon buildings), um diese Technologie voranzubringen. Sie entwickelten einen Niedertemperatur-SOFC-Prototyp für die hauseigene Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung, die mit Erdgas betrieben wird. In das neue System ist ein Niedertemperatur-SOFC-Stack und eine Membran-Trockenmittel-Einheit integriert. Es enthält außerdem zusätzliche Bauteile wie eine Dampfreformierungsanlage zur Erzeugung von Erdgas und Ausrüstung für die elektrische, mechanische und Ausgleichsregelung. Alle Komponenten wurden im Labor optimiert, miniaturisiert und erprobt. Das TRISOFC-Prototypensystem wurde außerdem an einem einzigartigen Versuchsstandort, den Creative Energy Homes an der University of Nottingham im Vereinigten Königreich, getestet. Testresultate bestätigten, dass das System über außergewöhnliche Merkmale verfügt, die es von allem unterscheiden, was jemals zuvor entwickelt wurde. Im Einzelnen liegt die Betriebstemperatur zwischen 500 und 600 °C, was signifikant geringer die 800 bis 1000 °C bei konventionellen Festoxidbrennstoffzellen ist. Darüber hinaus beruht diese Niedertemperatur-Festoxidbrennstoffzelle auf einem von den TRISOFC-Partnern erfundenen Einkomponenten-Nanokompositmaterial. Einzigartig ist der mögliche Einsatz als Anode, Kathode und Elektrolyt. Dieses innovative Material verfügt über das Potenzial, Kosten und Komplexität zu verringern und gleichzeitig Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Systems zu erhöhen. Zu guter Letzt kann die Festoxidbrennstoffzelle in eine Trockenmittelentfeuchtungs- und -kühlanlage mit offenem Zyklus integriert werden, um Heizung, Kühlung und thermische Speicherung bereitzustellen. Diese Kombination wurde bei den Brennstoffzellen bislang nicht erreicht, hat aber den Vorteil, dass die Abwärme maximal nutzbar gemacht wird.
Schlüsselbegriffe
Festoxidbrennstoffzelle, Trigenerator, Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung, KWKK, Energieumwandlung, TRISOFC, Nanokompositmaterial
