IAM - Werkstoffe der Elektrotechnik

Brennstoffzellen und Elektrolyseure

Elektrochemische Energiewandlung in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren – Charakterisierung und Modellierung von der Elektrode bis zum System

Brennstoffzellen ermöglichen eine hocheffiziente elektrochemische Wandlung der in einem chemischen Energieträger gespeicherten Energie. Durch die direkte Wandlung in elektrische Energie können die in konventionellen Kraft-Wärme Maschinen anfallenden Verluste vermieden und die Beschränkung durch den Carnot-Wirkungsgrad umgangen werden. In Brennstoffzellen können neben Wasserstoff – dem Energieträger der Zukunft – auch bereits großflächig verfügbare Brennstoffe wie Erdgas oder andere gasförmige und flüssige Brennstoffe umgesetzt werden. Dabei erreichen selbst kleine Systeme elektrische Nettowirkungsgrade von bis zu 60%, bei Nutzung der Abwärme in KWK-Systemen liegen die Wirkungsgrade nahe 100%. Derzeit stehen Brennstoffzellen in verschiedenen Sektoren in der Markteinführung, während stationäre Brennstoffzellensysteme aktuell meist mit Erdgas betrieben werden wird im Bereich der Elektromobilität auf wasserstoffbetriebene und damit emissionsfreie Brennstoffzellenfahrzeuge gesetzt.

Kehrt man die elektrochemische Reaktionen in einer Brennstoffzelle um, so können über Elektrolyse aus elektrischer Energie Wasserstoff wie auch andere chemische Energieträger gewonnen werden. Diese Technologie ist unverzichtbar für eine klimaneutrale Wasserstoffwirtschaft in der Zukunft, der Wasserstoff muss unter Nutzung regenerativ erzeugter elektrischer Energie in Elektrolyseuren hergestellt werden. Dabei wird Wasserstoff nicht nur als zukünftiger Energieträger im Bereich der Elektromobilität angesehen, auch in der Industrie können durch den Einsatz regenerativ erzeugten Wasserstoffs Treibhausgasemissionen signifikant reduziert werden. Neben Wasserstoff können über Elektrolyse auch Vorstufenprodukte für chemische Prozesse gewonnen werden, so können in Hochtemperatur-Festoxidzellen Kohlenmonoxid und Synthesegase produziert werden.

Brennstoffzellen-Testlabor FCTESTLAB

Forschung_Brennstoffzellentestlabor