Mikrobrennstoffzelle und Methanol-Reformat

Untersuchung zur Verträglichkeit von Methanol-Reformat und Schadgasen für den Betrieb von HT-PEM MEA´s im Kurzzeit- und Langzeit-Betrieb

Kurzbeschreibung

Um Methanol für Brennstoffzellen nutzen zu können, ist eine technische Option die Herstellung eines wasserstoffreichen Gases (Reformat) durch Reformierung. Dabei ist vor allem die Reformatzusammensetzung für den Betrieb der Brennstoffzelle wichtig. Aus den bisher durchgeführten Untersuchungen hat sich gezeigt, dass im Hinblick auf die Dauerstabilität und Lebensdauer von HT-PEM- (High Temperature Polymer Electrolyte Membrane-) Brennstoffzellen der Einfluss von Kohlenmonoxid und von Kohlenwasserstoffen, wie sie in realem Reformat insbesondere in dynamischen Betriebsphasen vorkommen, eine hohe Relevanz hat und wenig dokumentiert ist. Anlass dieses Vorhabens ist daher die detaillierte Untersuchung der Auswirkungen von realem Reformat auf die verwendeten HT-PEM MEA´s (Membrane Electrode Assembly). Dazu wird ein Benchmark von kommerziell erhältlichen Membranen verschiedener Hersteller für die Anwendung mit Methanol-Reformat durchgeführt. Es soll zu diesem Zweck mit synthetischem Reformat und realem Methanol-Reformat der Einfluss von Kohlenmonoxid sowie weiterer Schadgase verschiedener Konzentrationen untersucht werden. Hauptaugenmerk liegt dabei auf nicht umgesetzten Komponenten aus den Ausgangsstoffen der Reformierung, wie z.B. Methanol. Das langfristige Ziel, zu dessen Erreichung dieses Projekt beiträgt, ist die Entwicklung eines kompakten, leistungsstarken und Reformat-tauglichen Brennstoffzellenstapels des Typs HT-PEM mit einer elektrischen Leistung von bis zu 500 W im Systembetrieb basierend auf Methanol als Energieträger.

Arbeitsziele des Projekts

Die Arbeitspakete umfassen unter anderem Grundlagenuntersuchungen zur Dauerstabilität von kommerziell erhältlichen MEAs mit synthetischen Gasgemischen zur Simulation von realem Reformat. Neben einem Kurzscreening sollen Dauerläufe durchgeführt werden, um hierdurch die Langzeitstabilität nachzuweisen und eine Referenz für die Versuche mit realem Reformat zu schaffen.

Darüber hinaus ist geplant, die beste MEA unter realen Betriebsbedingungen mit Reformat zu beaufschlagen. Dazu wird mit einem Reformer auf Basis von Methanol Reformat erzeugt und mit der Brennstoffzelle gekoppelt. In einem weiteren Schritt werden dann die in einem Gesamtsystem auftretenden dynamischen Betriebsphasen und die damit verbundenen Schadgas-Konzentrationsspitzen mit realem Reformat untersucht.

Durchführende Forschungsstelle

• OWI Oel-Waerme-Institut GmbH, Herzogenrath
• AixCellSys GmbH, Herzogenrath

Projektförderung

Deutsche Bundesstiftung Umwelt e.V., Osnabrück

Projektlaufzeit

Mai 2012 bis Juli 2013