Brennstoffzellen
Auf der Suche nach besseren Katalysatoren
Im Automobil, in der Industrie, im Haushalt – Brennstoffzellen gelten in
zahlreichen Segmenten als zukunftsträchtige Technologie zur Energieversorgung.
So nimmt etwa die durchschnittliche Reichweite von Elektrofahrzeugen unter
anderem dank des Einsatzes von Brennstoffzellen deutlich zu. Die jüngsten
Entwicklungen machen die Zellen nun noch effizienter.
Eine der größten Sorgen potenzieller Käufer
von Elektrofahrzeugen ist üblicherweise die
beschränkte Reichweite, die mit einer Batterieladung
zurückgelegt werden kann. Als wichtiger
Hoffnungsträger in diesem Bereich gilt die Brennstoffzelle.
Wenig Wunder, versprechen Brennstoffzellen
doch schadstoffarme Produktion elektrischer
Energie. Denn: Eine Brennstoffzelle ist eine
galvanische Zelle, die die chemische Reaktionsenergie
eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffs
und eines Oxidationsmittels in elektrische
Energie wandelt.
Die Entwicklung schreitet aktuell rasant voran.
So fanden Forscher der Universität Aalborg
unlängst heraus, dass ein einfaches Kunststoffgitter
von 16 mal 16 Zentimetern die Effizienz
luftgekühlter Brenstoffzellenstacks deutlich steigert.
In Tests hat der TurbuGrid ein Plus von
mindestens 33,5 Prozent bewirkt, berichten die
Forscher. Dabei sorgt das Gitter einfach nur für
Turbulenz im kühlenden Luftstrom. Dies verbessert
allerdings die Wärmeübertragung derartig,
dass neue Brennstoffzellen noch größere Effizienzgewinne
und eine längere Lebensdauer
er langen könnten.
Bei luftgekühlten Brennstoffzellenstacks führt den
Projektbeteiligten zufolge ein Luftstrom Abwärme
ab, um die Zellen bei einer möglichst idealen
Betriebstemperatur zu halten und so für größtmögliche
Effizienz zu sorgen. „Bislang haben sich
Forscher und Industrie bemüht, einen möglichst
gleichmäßigen Luftstrom zu erreichen“, erläutert
Torsten Berning, Professor am Institut für
Energietechnik der Universität Aaalborg,
gegenüber dem Branchendienst Pressetext. Dies
sollte Effizienzverluste durch Druckabfälle verhindern,
doch genau dies sei offenbar gar nicht so
wichtig. „Unsere Forschung zeigt, dass es viel
wichtiger ist, eine effektive Wärmeübertragung
sicherzustellen.“
Turbulenzen sorgen für bessere
Wärmeübertragung
Dieses Ziel erreichten die Forscher mittels Turbu-
Grid. Denn das Kunststoffgitter sorgt für Turbulenz
im Luftstrom, die ihrerseits eine bessere
Wärmeübertragung bewirken. Das wiederum
ermöglicht es, mehr Leistung aus den Zellen zu
ziehen. „Denn das erzeugt zwar mehr Wärme,
doch da diese besser abgeführt wird, ist es leichter,
trotzdem ein Überhitzen der Brennstoffzellen zu
verhindern und diese auf einer idealen Betriebstemperatur
(etwa 50 bis 60 Grad Celsius, Anm. d.
Red.) zu halten.“
Sowohl Modellrechnungen als auch Versuche mit
dem TurbuGrid hätten ergeben, so die Forscher,
60 UMWELTTECHNIK- & ENERGIE-GUIDE 2018/19