Fraunhofer-Forscher zeigen Erdgas-Reformer für Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerk
Das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) stellt seine Entwicklungen im Bereich der Wasserstofferzeugung auf der Hannover Messe vor. Die Forscher präsentieren zum Beispiel einen so genannten Reformer, der aus Erdgas Wasserstoff erzeugt. Der vom ISE entwickelte Erdgas- Reformer wird mit einer PEM-Brennstoffzelle (Polymerelektrolytmembran) des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) in Ulm kombiniert. Die Gesamtanlage liefert 2 Kilowatt (kW) elektrischen Strom und rund 4 kW Wärme zum Heizen und zur Warmwasserbereitstellung im Haushalt. Die Demonstrationsanlage soll neben der Betriebserfahrung verlässliche Daten über die Wirkungsgrade von Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerken mit Erdgas-Reformern liefern.
Bei der Erdgas-Reformierung fallen auch Kohlendioxid, Wasserdampf sowie geringe Mengen Methan und Kohlenmonoxid (CO) an. Die Fraunhofer-Anlage umfasst deshalb zusätzlich zum eigentlichen Dampfreformer eine „CO-Shift-Stufe“ zur Gasaufbereitung, in der die CO-Konzentration des reformierten Gases weiter verringert wird. Bevor das Gas in der Brennstoffzelle des Blockheizkraftwerks (BHKW) verstromt werden kann, muss der CO-Gehalt gesenkt werden, weil das CO den Edelmetall-Katalysator auf den Membranen der Brennstoffzelle im Laufe der Zeit vergiften würde.
Das Restgas aus der Brennstoffzelle, das nicht umgesetzten Wasserstoff enthält, kann im Brenner des Reformers thermisch verwertet werden. Dadurch lässt sich der Gesamtwirkungsgrad des Systems erhöhen. Ohne diese Anodenabgasnutzung liegt er für die Reformer-Anlage bei Werten von 65%. Wird das Anodenabgas im Brenner verfeuert, lässt sich der Reformerwirkungsgrad auf Werte von 70 bis 75% steigern, je nach dem Wasserstoffumsatz der Brennstoffzelle. „Dabei ist das Potenzial der Steigerung des Reformerwirkungsgrades noch nicht ausgeschöpft“, erklärt Thomas Aicher, Teilprojektleiter am Fraunhofer ISE. „Durch bessere Wärmeintegration und weitere Reaktoroptimierung lassen sich im Laufe der nächsten Jahre sicher Wirkungsgrade von über 80% erreichen.“
Neben der Gas-Reformierung arbeitet das ISE auch an der Elektrolyse (Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mit Elektrizität). Für das norwegische Institut für Energietechnik (ife) baute das Fraunhofer ISE einen 2 kW-Elektrolyseur. Dieser wurde erfolgreich integriert in ein automatisiertes Gesamtsystem mit Photovoltaikmodulen, Batterie, Wasserstoffspeicher und Brennstoffzelle. Laufende Untersuchungen des Demonstrationssystems liefern Aussagen über Systemdynamik und ein optimales Betriebsmanagement. Den Elektrolyseur und den Ergas-Reformer präsentiert das ISE auf der Hannover Messe vom 7. – 12. April 2003 in Halle 13, Stand G72. Dort sind auch neue Protytypen von Mikrobrennstoffzellen zu sehen.
31.03.2003 Quelle: Fraunhofer ISE
