Beschreibung

Herausforderung:

Stationäre Brennstoffzellen (SOFC) sind eine nachhaltige Alternative der Energieversorgung und werden in der Zukunft eine zentrale Rolle im Energieerzeugermix spielen. Bisher besteht für den Gaserzeuger als Ganzes kein integriertes Konzept, welches die Einzelkomponenten und die angrenzende Peripherie optimal aufeinander abstimmt. Hersteller von Brennstoffzellen kaufen die Einzelkomponenten heute individuell und integrieren diese. Dies bedeutet für heutige SOFC Systeme (Solid Oxide Fuel Cells), dass bei jeder Veränderung das Zusammenspiel der Komponenten hinsichtlich Sicherheit, Funktionsfähigkeit und Wirkungsgrad neu zu bewerten ist. Daraus entstehen deutliche Effizienzverluste und es besteht erhebliches Optimierungspotential (z.B. Integration katalytischer Prozesse in Wärmetauscher). Zudem fehlen am Markt aktuell Konzepte zur Industrialisierung der Brennstoffzellen bzw. des Gaserzeugers und der Peripherie.

Projektziel:

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung, Validierung und Industrialisierung eines modularen Gaserzeugers zum Einsatz in stationären Brennstoffzellen zur deutlichen Steigerung der Effizienz der stationären Brennstoffzelle. Zusätzlich soll ein integriertes Konzept entwickelt und umgesetzt werden, um weitere Optimierungen, wie bspw. Effizienz oder Bauraumreduktion zu erreichen.

Vorgehensweise:

Durch die Betrachtung des Gaserzeugers als modulare Baugruppe werden verfahrenstechnische Optimierungen und eine deutliche erhöhte Integrationsfähigkeit in unterschiedliche Brennstoffzellen erreicht. Im Konstruktionsansatz werden die bisher gesammelten Erkenntnisse reflektiert und speziell im Hinblick auf die thermomechanischen Ansprüche des Konzepts berücksichtigt. Die Konstruktion des modularen Gaserzeugers soll zudem so gestaltet werden, dass sie aus fertigungstechnischer Sicht vereinfacht wird, um die Industrialisierung des Produkts zu ermöglichen. Zudem soll ein Ersatzgaskonzept für den modularen Gaserzeuger entwickelt werden, um die Validierungs- und Testszenarien bei geringerem Risiko, d.h. ohne den Einsatz von Wasserstoff, sondern durch den Einsatz eines Ersatzgases durchzuführen.

Verwertung:

Aufwände für die Entwicklung, Koordination und Integration der Peripherie für Gaserzeuger werden durch das erarbeitete Konzept einer modularen Lösung aus einer Hand deutlich zurückgehen. Das wird auch anderen Marktteilnehmern bei der Industrialisierung der stationären Brennstoffzelle zu Gute kommen (vereinfachte und schnelle Integration, Gaserzeuger und Peripherie optimal aufeinander abgestimmt). Die eingesetzten Stoffe in der SOFC benötigen hohe Kompetenz in Bezug auf die eingesetzten Materialien und deren Eigenschaften im Betrieb (Methan, Wasserstoff, Werkstoff-Versprödung, Korrosion) und entsprechende Fertigungsverfahren. Der Aufbau von Knowhow in der Entwicklung und der Ausbau der Produktion begünstigt die Entstehung weiterer hochqualifizierte Arbeitsplätze. Zusätzlich werden bestehende Arbeitsplätze in Logistik und Einkauf gesichert.