-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-1
Energiespeichersysteme
1. Wasserstofftechnologie
a) Gewinnung von Wasserstoffb) Sicherheitsproblematikc) Speicherung, Systemlösungen
2. Konventionelle Blockheizkraftwerke - Kraft-Wärme-(Kälte-)Kopplung
3. Grundbegriffe der Brennstoffzellen-Technologie
a) Funktionsprinzip b) Brennstoffzellen-“Stacks” c) Verschiedene Brennstoffzellentypen d) Reformierung (Gasaufbereitung)e) Gesamtsysteme
4. Technischer Einsatz von Brennstoffzellensystemen
a) Mobile Anwendungenb) Stationäre Anwendungen
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-2
Einsatzgebiete der verschiedenen Brennstoffzellentypen
- Raumfahrt - Militär - Speichersysteme
- Kraft-/Wärmekopplung - Dezentrale Stromversorgung
AFC PEM/DMFC PAFC MCFC SOFC
1020°C
- Kraft-/Wärmekopplung
- Dezentrale Stromversorgung
- Sonderanwendungen
- Transport
- Dezentrale Stromversorgung
- Militär
- Kleinstverbraucher
80°C
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-3
AFC in Apollo Lunar Landing Missions
Apollo 11 Liftoff
E. Aldrin Leaves LMfor Lunar Surface
Apollo 11 CM & SM
N.Armstrong Inside LMApollo Missions were powered by a 7 kWel
AFC-System (Pratt & Whitney)
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-4
Damaged Apollo 13 Service Module
Fused ThermalSwitch
Mission Control during Oxygen Cell Failure
Apollo 13 Splashdown
AFC Problems during Apollo 13 Mission
Apollo 13 Oxygen Cell Failure: Fuel Cells Without O2-Supply Causing Severe Shortage of Electrical Power (and other severe problems)
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-5
AFC in US Space Shuttle
Cockpit View
US Space Shuttle Cargo Bay
US Space Shuttle is Powered by a 12 kWel AFC-System
(Pratt & Whitney)
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-6
Brennstoffzelleneinsatz in U-Booten
40 kWel PEM-Modul für U-Boote (Siemens)
U-Boot Klasse 212 der HDW ausgerüstet mit 40 kWel PEM-Modulen (Siemens) Gesamtleistung bis 800 kWel
U-Boot 212 Eurosub-H der deutschen Bundesmarine
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-7
Brennstoffzelleneinsatz in Kraftfahrzeugen
NECAR 1 bis 3
Daimler-Chrysler A-Klasse (Necar) ausgerüstet mit 2 St. 25 kW PEM-Modulen (Ballard)
Schnittbild des NECAR 3
NECAR 4
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-8
Daimler-Chrysler: Necar 4
Antriebsaggregat des NECAR 4: 2 Stacks mit je 35 kWel, H2-Betrieb
NECAR 4
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-9
Daimler-Chrysler: Necar 5
NECAR 5
Antriebsaggregat des NECAR 5: 2 Stacks mit je 35 kWel,
Methanol-Betrieb
Jeep Commander 2 und NECAR 5
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-10
Daimler-Chrysler: Entwicklung der Necar-Flotte
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-11
Brennstoffzelleneinsatz in Kraftfahrzeugen
Opel Fuel Cell Car
Toyota EV
Brennstoffzellen-Fahrzeuge verschiedener PKW-Hersteller
Ford Prodigy 0 Emissions
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-12
Brennstoffzelleneinsatz in Kraftfahrzeugen
Brennstoffzellen-Busse ausgerüstet mit PEM-Modulen für
reinen H2 -Betrieb (Ballard)
Ballard Fuel Cell Bus Daimler-Chrysler NEBUS
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-13
MAN-Brennstoffzellenbus mit 4 x 30 kWel PEM-Modulen
MAN: Niederflurbus mit Siemens-PEM-Modulen
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-14
Brennstoffzelleneinsatz in Sonderfahrzeugen
Golfwagen und Kleintraktor der Firma “Energy Partners” (John Deere)
“Linde”-Gabelstapler angetrieben mit PEM-Zellen (Siemens)
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-15
Brennstoffzelleneinsatz in Kleinverbrauchern
PEM-System der Firma “Ballard” mit Metallhydridspeicher (~20W)
Portables PEM-System von “FhG-ISE” mit Metallhydridspeicher (~250 mW)
PEM-System für Profi-Videokameras (H-Power)
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-16
Katalysatormaterial: Mischung aus Platin und Ruthenium
Niedertemperaturbrennstoffzelle
Kein Reformer, da Methanol von Zelle umgewandelt wird
Verwendung eines Brennstoffes (Methanol), der bei Zimmertemperatur flüssig ist; H2-Erzeugung entfällt
DMFC ist als Weiterentwicklung der PEMFC anzusehen
Weitere Eigenschaften einer DMFC
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-17
geringere Investitions- und Betriebskosten
bessere Dynamik
einfachere Betriebsweise mit schnellerem Ansprechverhalten
einfaches Systemdesign
geringes Systemvolumen und -gewicht
Vergleich PEMFC und DMFC
Vorteile DMFC
Nachteile DMFC
Brennstoffverluste und reduzierte Spannung (durch Misch-potentialbildung an der Kathode durch Wandern von Methanol von der Anoden- zur Kathodenseite)
reduzierte Leistungsdichte (durch mangelhafte Kinetik der Methanoloxidation und Methanolpermeation durch die Membran).
-
Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - D-18
Beispiele für Einsatzgebiete der DMFC