Oxidkeramische Brennstoffzelle - SOFC

Beschreibung / Inhalt
Das Dokument beschreibt die Oxidkeramische Brennstoffzelle (SOFC), die mit Luftsauerstoff und Wasserstoff arbeitet und eine Betriebstemperatur von 800 bis 1000 Grad Celsius aufweist. Durch die hohe Temperatur ist es möglich, Erdgas in Wasserstoff umzuwandeln und somit den Aufwand für die Wasserstofferzeugung zu senken. Die SOFC gibt es in Platten- und Röhrenform, wobei Kathode, Elektrolyt und Anode auf der Innenseite eines Keramikrohres aufgebracht sind. Die Brenngase werden durch das Rohr geleitet und der Luftsauerstoff an der Außenseite. Die SOFC findet vor allem Anwendung in der dezentralen Energieversorgung mit Leistungen ab 100 kW.

Festoxid-Brennstoffzellen können sowohl stationär als auch mobil eingesetzt werden. Stationäre Anlagen dienen der Kraft-Wärme-Kopplung und können für Ein- und Mehrfamilienhäuser, große Gebäude sowie gewerbliche und industrielle Anwendungen entwickelt werden. Die dabei entstehende Wärme kann auf einem hohen Temperaturniveau genutzt werden. Daneben werden auch Großkraftwerke auf der Basis der SOFC entwickelt, bei denen die Abwärme zur Stromerzeugung in Gasturbinen genutzt wird. Im mobilen Bereich werden SOFCs noch nicht für den Fahrzeugantrieb eingesetzt, sondern als Ersatz für die Fahrzeugbatterie. Hierbei dient Benzin als Betriebsmittel, das vor der Brennstoffzelle einem technisch einfachen Reformer und einer Entschwefelung zugeführt werden muss.

Der Ablauf der Brennstoffzelle wird in sechs Schritten beschrieben. Zunächst wandern die in zwei Kreisläufen getrennten Gase Sauerstoff und Wasserstoff vom Gasraum in den Katalysator. Die Wasserstoffmoleküle werden durch den Katalysator in zwei H+ Atome (Protonen) gespalten. Dabei gibt jedes Wasserstoffatom sein Elektron ab. Die Elektronen fließen von der Anode zu Kathode und bewirken einen elektrischen Stromfluss, der einen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt. Jeweils vier Elektronen an der Kathode rekombinieren mit einem Sauerstoffmolekül. Die nun entstandenen Sauerstoff-Ionen wandern durch den Elektrolyten zur Anodenseite, geben ihre beiden negativen Ladungen an zwei Protonen ab und oxidieren mit diesen zu Wasser.
Direkt das Referat aufrufen

Auszug aus Referat
Die Oxidkeramische Brennstoffzelle - SOFC arbeitet mit Luftsauerstoff und Wasserstoff. Ihre Betriebstemperatur liegt im Bereich 800...1000 C. Die hohe Temperatur erlaubt eine zellinterne Teilreformierung von Erdgas zu Wasserstoff. Der Aufwand für die Wasserstofferzeugung sinkt damit erheblich. Die SOFC wird nicht nur in Platten- sondern auch in Röhrenform hergestellt. Kathode, Elektrolyt und Anode sind auf der Innenseite eines Keramikrohres aufgebracht. Das Brenngas wird durch das Rohr geleitet, der Luftsauerstoff an der Außenseite. Ihr Einsatzgebiet ist die dezentrale Energieversorgung mit Leistungen ab 100 kW. SOFC-Stack im 7er BMW zur Bordstromversorgung Festoxid-Brennstoffzellen sind sowohl für stationäre als auch für mobile Anwendungen geeignet. Stationäre Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung werden sowohl für Ein- und Mehrfamilienhäuser als auch für große Gebäude und gewerbliche oder industrielle Anwendungen entwickelt. Die Wärme kann auf einem hohen Temperaturniveau entnommen und als Prozesswärme genutzt werden. Daneben werden Großkraftwerke auf der Basis der SOFC entwickelt. Hier wird die Abwärme zur Stromerzeugung in Gasturbinen genutzt. Solche Kraftwerke sollen zukünftig Wirkungsgrade von 70 erreichen können. Im mobilen Bereich werden SOFCs bisher nicht für den Fahrzeugantrieb entwickelt, sondern als Ersatz für die Fahrzeugbatterie. Der Grund liegt zum einen in der ständig steigenden Anzahl von elektrischen Verbrauchern im Auto, und zum anderen in der Möglichkeit, ...
Direkt das Referat aufrufen