F-cell Vision Best Poster 2009: Neues Stackkonzept gewinnt 1. Preis
Die f-cell vision möchte im Rahmen der f-cell Entwicklungs- und Anwendungs-Trends zukünftiger Brennstoffzellen-Systeme präsentieren. Forschern und Entwicklern wird die Möglichkeit geboten, neue Konzepte, Herstellungsverfahren, Materialien und Anwendungsfelder innerhalb einer Poster-Session einem breiten Fachpublikum vorzustellen. Hier wird aufgezeigt, in welche Richtungen sich die Branche entwickelt. Die besten drei Poster werden mit dem „f-cell vision best poster“ prämiert.
Sebastian Altmann, der beim DLR am Institut für Technische Thermodynamik seine Dissertation schreibt, belegte mit seiner Neukonzeptionierung „A new stack design for closed loop fuel cell applications“ den 1. Platz. Er entwickelte, gemeinsam mit Dr. Till Kaz, ein innovatives Stackkonzept, das die bestehenden Brennstoffzellenstacks erweitert und die Vorteile vorhandener Systeme in vereinfachter Form zusammenführt.
Normale Stacks brauchen aufgrund der großen Wärmeentwicklung eine Wasserkühlung, bei der das Kühlwasser zwischen den einzelnen Bipolarplatten hindurchgeführt wird. Die Verwendung dieser Räume für die Wasserelektrolyse, welche die Umkehrreaktion zur Brennstoffzellenreaktion ist, ist der Ansatz zu Altmanns Erfindung. Durch diesen Aufbau kann ein kompaktes geschlossenes System realisiert werden, welches unter Energiezufuhr durch eine externe Quelle (z.B. Windkraftanlage, Photovoltaik) die notwendigen Reaktionsstoffe (Wasser- und Sauerstoff) für den Brennstoffzellenbetrieb selbst erzeugen kann. Somit kann ein netzunabhängiger Energiespeicher mit hoher Energiedichte bzw. spezifischer Energie aufgebaut werden.
Altmann stattet die Kühleinheit mit einer speziell für die Elektrolyse entwickelten Membran-Elektroden-Einheit (MEA) aus. Im Brennstoffzellenmodus fließt das Wasser beidseitig der MEA und kühlt dadurch den Stack, während im Elektrolyse Modus das Wasser, unter Stromzufuhr, in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Die Reaktanden werden über eine entsprechende Kanalstruktur in die Speichertanks geführt und können bei Stromunterbrechungen (Windstille, Dunkelheit,…) wieder verstromt werden. Im Vergleich zu den bestehenden Konzepten für geschlossene Brennstoffzellensysteme fallen sowohl Gewicht als auch Größe deutlich geringer aus. Die Produktionskosten lassen sich durch den verringerten Materialeinsatz reduzieren.