Direkte Methanolbrennstoffzelle für den mobilen Einsatz

18.06.1998 - (idw) Technische Universität Clausthal

Die direkte Methanolbrennstoffzelle wird jetzt beim Parlamentarischen Abend am 24. Juni 1998, 18 Uhr, in der niedersächsischen Landesvertretung im Bonner Regierungsviertel, Kurt Schumacherstraße 19 vorgestellt.

Die TU Clausthal beteiligt sich mit ihrem Projekt der direkten Methanolbrennstoffzelle am Parlamentarischen Abend der niedersächsischen Landesregierung Mobilität morgen am 24. Juni ab 18 Uhr, Kurt Schumacherstraße 19, Regierungsviertel Bonn. Vertreter der Medien sind herzlich eingeladen! Die derzeit üblichen Antriebstechniken müssen unter den Gesichtspunkten Umweltverträglichkeit und Ressourcenschonung kritisch betrachtet werden. Die Brennstoffzellentechnologie bietet die Möglichkeit, die durch den Individualverkehr emittierte Schadstoffmenge in einem umweltverträglichen Rahmen zu halten. Die direkte Methanolbrennstoffzelle wandelt Methanol und Luft direkt in Antriebsenergie, Kohlendioxid und Wasser um, ohne den flüssigen Brennstoff zuvor behandeln zu müssen. Die Arbeitsgruppe Elektroreaktionstechnik wurde vom Institut für Chemische Verfahrenstechnik und vom Institut für Bergbau initiiert und arbeitet seit 1993 an der Entwicklung einer direkten Methanolbrennstoffzelle. Ziel ist die Entwicklung eines Antriebssystems für Fahrzeuge aller Art unter besonderer Berücksichtigung der kostengünstigen Realisierbarkeit. So wird bei der Herstellung der Elektroden darauf geachtet, daß nur Fertigungsverfahren verwendet werden, die später auch in einer Serienproduktion eingesetzt werden können (z. B. Sprüh- und Walzprozesse). In einer direkten Methanolbrennstoffzelle reagieren Methanol und Luftsauerstoff unter kontrollierten Bedingungen zu Wasser und Kohlendioxid. Die dabei freigesetzten Elektronen fließen außerhalb der Brennstoffzelle über einen elektrischen Leiter von einer Zellhälfte zur anderen. Dieser elektrische Strom kann zum Betreiben eines elektrischen Geräts, z. B. eines Elektromotors, genutzt werden. Charakteristisch für Brennstoffzellen ist der hohe Strom bei sehr geringen Spannungen von nur ca. 0,2 bis 0,5 Volt. Aus diesem Grund werden viele Einzelzellen zu einem Stapel, dem sog. Brennstoffzellenstack, in Reihe geschaltet. Die technisch notwendigen Spannungen (50 bis 500 Volt) werden so durch Addition der Einzelzellspannungen erreicht. Die direkte Methanolbrennstoffzelle benötigt im Gegensatz zur indirekten Methanolbrennstoffzelle keinen vorgeschalteten chemischen Reaktor (Reformer) zur Herstellung von Wasserstoff aus Methanol. Der Brennstoff als Wasser-Methanollösung wird direkt in die Zelle gepumpt und sorgt so für eine deutliche Verbesserung des Gesamtsystems. Ohne Reformer, der bei ca. 300 °C arbeitet, entstehen auch keine Stick- oder Schwefeloxide, und das gesamte Aggregat wird einfacher und sicherer. Bis zur Serienfertigung von direkten Methanolbrennstoffzellen besteht noch erheblicher Forschungsbedarf, so daß eine kurzfristige Realisierung fraglich erscheint. Weltweit sind jedoch zahlreiche Forschergruppen mit der Entwicklung eines solchen Antriebssystems beschäftigt. Die Arbeitsgruppe Elektroreaktionstechnik der TU Clausthal hat auf diesem Gebiet ebenfalls Meilensteine gesetzt:
* Entwicklung eines rechnergesteuerten Walzwerks zur Elektrodenherstellung,
* Herstellung von edelmetallfreien Katalysatoren für die Methanolumsetzung.
* Erster Prüfstandsbetrieb einer Direkten Methanolbrennstoffzelle am 15. Mai 1998.

Die Vorteile der direkten Methanolbrennstoffzelle:
* Die direkte Energieumwandlung ermöglicht einen deutlich höheren Wirkungsgrad (bis 55 %) im Vergleich zu Verbrennungsmotoren.
* Der modulare Aufbau von Brennstoffzellensystemen erlaubt die Anpassung an ein großes Leistungsspektrum.
* Brennstoffzellensysteme zeichnen sich durch eine kompakte und leichte Bauweise ohne bewegliche Teile aus.
* Brennstoffzellensysteme sind vielseitig einsetzbar, z. B. im Individual- und Fernverkehr, im Berg- und Tunnelbau, im Werkverkehr.
* Brennstoffzellen emittieren nur geringe Schadstoffmengen. Bei der direkten Methanolbrennstoffzelle fällt nur die Hälfte der Kohlendioxidemission eines Dieselmotors an.
* Niedrige Arbeitstemperaturen (80 bis 120 °C) verhindern die Entstehung von Schadstoffen wie Kohlenwasserstoffen, Stick- und Schwefeloxiden.
* Die direkte Methanolbrennstoffzelle besitzt ein gutes dynamisches Verhalten.
* Methanol läßt sich mit der bestehenden Tankstellen-Infrastruktur verteilen und ist unkritisch in der Handhabung.

Ansprechpartner der Arbeitsgruppe Elektroreaktionstechnik:
Institut für Chemische Verfahrenstechnik, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Hoffmann
Leibnizstraße 17, D-38678 Clausthal-Zellerfeld
Tel. (053 23) 72 21 84
Fax: (053 23) 72 21 82
E-Mail: hoffmann@icvt.tu-clausthal.de

Institut für Bergbau
Prof. Dr.-Ing. Hans Joachim Lürig
Erzstraße 20, D-38678 Clausthal-Zellerfeld
Tel. (053 23) 72 22 25
Fax: (053 23) 72 37 62
E-Mail: luerig@tu-clausthal.de