Lebensdauer für Brennstoffzellenanwendungen erhöht
- Pressemitteilung der Firma BINE Informationsdienst, 18.07.2012
Pressemitteilung vom: 18.07.2012 von der Firma BINE Informationsdienst aus Bonn
Kurzfassung: Forscher verbessern Reformer Um für Brennstoffzellen den nötigen Wasserstoff aus Biogas oder Erdgas zu erzeugen, ist ein relativ aufwendiges Reformersystem notwendig. Dieses spaltet die Brennstoffe in Wasserstoff und CO2 auf. Das ...
[BINE Informationsdienst - 18.07.2012] Lebensdauer für Brennstoffzellenanwendungen erhöht
Forscher verbessern Reformer
Um für Brennstoffzellen den nötigen Wasserstoff aus Biogas oder Erdgas zu erzeugen, ist ein relativ aufwendiges Reformersystem notwendig. Dieses spaltet die Brennstoffe in Wasserstoff und CO2 auf. Das Bundeswirtschaftsministerium förderte ein Gemeinschaftsprojekt dreier Forschungsstellen, die untersuchten, wie sich langlebigere und robustere Reformer herstellen lassen. Nach zweieinhalbjähriger Laufzeit ist das Projekt nun erfolgreich abgeschlossen.
Ziel des Vorhabens war es, Reformersysteme für Brennstoffzellenanwendungen robuster und länger haltbar zu machen. Dazu wurden die konstruktive Gestaltung des Reformerreaktors verändert und geeignete Werkstoffe und Fügetechnologie entwickelt. In einem Reformersystem sind die Anforderungen an die Werkstoff- und Schweißverbindungen sehr hoch. Diese werden im Betrieb durch thermozyklische Beanspruchung, hohe Temperaturdifferenzen, Temperaturen bis über 1.000 °C und korrosiven Atmosphären sehr hoch belastet. Im Rahmen des Projektes "Werkstoff- und fügetechnische Analyse und Optimierung eines Reformers für Brennstoffzellenanwendungen" analysierten die Forscher verschiedene Betriebsbedingungen und Schadensfälle von Reformerreaktoren. Die Untersuchung der Schädigungsmechanismen zeigt, dass die Anlagen insbesondere unter Hochtemperaturbelastung (Kriechen), thermozyklischer Belastung (Ermüdung) und chemischer Belastung (Korrosion) leiden. Im Testverfahren wurden anschließend Materialkombinationen ermittelt und Variationen der Brennkammerform vorgenommen, wodurch Spannungen deutlich minimiert werden konnten.
Im Projekt arbeiteten die drei Forschungspartner Zentrum für Brennstoffzellen Technik (ZBT), das Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung (ifw Jena) und das DECHEMA-Forschungsinstitut daran, die optimalen Werkstoffe, Beschichtungen und Herstellungsverfahren zu kombinieren.
Hochtemperaturbeschichtungen: Diffusionsschichten im Pulverpackverfahren
Diffusionsschichten auf Basis von Al, Al-Si und Al-Si-Aktivelementen (Y, Hf und Ce) wurden entwickelt; ebenso auch Korrosionsmechanismen und deren Wirkung auf die betrachteten Werkstoffe untersucht. Die (un-)beschichteten Werkstoffe wurden anschließend im 1.000-stündigen thermozyklischen Hochtemperaturkorrosionstest realer Prozessgasatmosphäre ausgesetzt. Für den weiteren Projektverlauf setzten die Forscher die Werkstoffe und Fügetechnologien ein, die sich nach Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften als geeignet erwiesen haben.
Neubau eines Reformerreaktors getestet
Nach diesen Vorarbeiten bauten die Forscher ein optimiertes Reformersystem (Werkstoff, Beschichtung, Fügetechnologie und Konstruktion bestmöglich) für den Praxistest am ZBT. Zur Abbildung einer beschleunigen Alterung wurde dieses System im zyklischen Start-Stopp-Betrieb über 1.000 Stunden ausfallfrei getestet. Danach wurde der demontierte Reformerreaktor metallografisch auf Schäden untersucht. Es zeigte sich, dass die Diffusionsschicht generell haltbar und wirksam war. Doch gerade in der hochbelasteten Brennkammerdeckelmitte ist die Schutzwirkung noch zu verbessern. Die Forschungsinstitute werten dies als großen Erfolg bei der Weiterentwicklung der Reformertechnik. Außerdem kommen sie zu dem Ergebnis, dass die Brennkammeratmosphäre aggressiver ist als die Katalysatoratmosphäre. Unbeschichtete Werkstoffe sind ungeeignet, da sich durch Beschichtung die HT-Korrosionsbeständigkeit eines "kostengünstigen" Werkstoffs erhöht. Die Diffusionsschicht konnte problemlos auf das Substrat und auf Schweißnähte appliziert werden.
Bildunterschrift: Innenseite der längsgeschnittenen Brennkammer nach dem realen Betrieb. Die markierten Bereiche wurden metallografisch untersucht. © FOSTA
Kontakt:
BINE Informationsdienst
FIZ Karlsruhe - Büro Bonn
Redaktionsleitung: Johannes Lang
Kaiserstraße 185-197
53113 Bonn
Tel. (+49) 228 92379-0
Fax (+49) 228 92379-29
E-Mail redaktion@bine.info
Forscher verbessern Reformer
Um für Brennstoffzellen den nötigen Wasserstoff aus Biogas oder Erdgas zu erzeugen, ist ein relativ aufwendiges Reformersystem notwendig. Dieses spaltet die Brennstoffe in Wasserstoff und CO2 auf. Das Bundeswirtschaftsministerium förderte ein Gemeinschaftsprojekt dreier Forschungsstellen, die untersuchten, wie sich langlebigere und robustere Reformer herstellen lassen. Nach zweieinhalbjähriger Laufzeit ist das Projekt nun erfolgreich abgeschlossen.
Ziel des Vorhabens war es, Reformersysteme für Brennstoffzellenanwendungen robuster und länger haltbar zu machen. Dazu wurden die konstruktive Gestaltung des Reformerreaktors verändert und geeignete Werkstoffe und Fügetechnologie entwickelt. In einem Reformersystem sind die Anforderungen an die Werkstoff- und Schweißverbindungen sehr hoch. Diese werden im Betrieb durch thermozyklische Beanspruchung, hohe Temperaturdifferenzen, Temperaturen bis über 1.000 °C und korrosiven Atmosphären sehr hoch belastet. Im Rahmen des Projektes "Werkstoff- und fügetechnische Analyse und Optimierung eines Reformers für Brennstoffzellenanwendungen" analysierten die Forscher verschiedene Betriebsbedingungen und Schadensfälle von Reformerreaktoren. Die Untersuchung der Schädigungsmechanismen zeigt, dass die Anlagen insbesondere unter Hochtemperaturbelastung (Kriechen), thermozyklischer Belastung (Ermüdung) und chemischer Belastung (Korrosion) leiden. Im Testverfahren wurden anschließend Materialkombinationen ermittelt und Variationen der Brennkammerform vorgenommen, wodurch Spannungen deutlich minimiert werden konnten.
Im Projekt arbeiteten die drei Forschungspartner Zentrum für Brennstoffzellen Technik (ZBT), das Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung (ifw Jena) und das DECHEMA-Forschungsinstitut daran, die optimalen Werkstoffe, Beschichtungen und Herstellungsverfahren zu kombinieren.
Hochtemperaturbeschichtungen: Diffusionsschichten im Pulverpackverfahren
Diffusionsschichten auf Basis von Al, Al-Si und Al-Si-Aktivelementen (Y, Hf und Ce) wurden entwickelt; ebenso auch Korrosionsmechanismen und deren Wirkung auf die betrachteten Werkstoffe untersucht. Die (un-)beschichteten Werkstoffe wurden anschließend im 1.000-stündigen thermozyklischen Hochtemperaturkorrosionstest realer Prozessgasatmosphäre ausgesetzt. Für den weiteren Projektverlauf setzten die Forscher die Werkstoffe und Fügetechnologien ein, die sich nach Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften als geeignet erwiesen haben.
Neubau eines Reformerreaktors getestet
Nach diesen Vorarbeiten bauten die Forscher ein optimiertes Reformersystem (Werkstoff, Beschichtung, Fügetechnologie und Konstruktion bestmöglich) für den Praxistest am ZBT. Zur Abbildung einer beschleunigen Alterung wurde dieses System im zyklischen Start-Stopp-Betrieb über 1.000 Stunden ausfallfrei getestet. Danach wurde der demontierte Reformerreaktor metallografisch auf Schäden untersucht. Es zeigte sich, dass die Diffusionsschicht generell haltbar und wirksam war. Doch gerade in der hochbelasteten Brennkammerdeckelmitte ist die Schutzwirkung noch zu verbessern. Die Forschungsinstitute werten dies als großen Erfolg bei der Weiterentwicklung der Reformertechnik. Außerdem kommen sie zu dem Ergebnis, dass die Brennkammeratmosphäre aggressiver ist als die Katalysatoratmosphäre. Unbeschichtete Werkstoffe sind ungeeignet, da sich durch Beschichtung die HT-Korrosionsbeständigkeit eines "kostengünstigen" Werkstoffs erhöht. Die Diffusionsschicht konnte problemlos auf das Substrat und auf Schweißnähte appliziert werden.
Bildunterschrift: Innenseite der längsgeschnittenen Brennkammer nach dem realen Betrieb. Die markierten Bereiche wurden metallografisch untersucht. © FOSTA
Kontakt:
BINE Informationsdienst
FIZ Karlsruhe - Büro Bonn
Redaktionsleitung: Johannes Lang
Kaiserstraße 185-197
53113 Bonn
Tel. (+49) 228 92379-0
Fax (+49) 228 92379-29
E-Mail redaktion@bine.info
Über BINE Informationsdienst:
BINE Informationsdienst
Wissen aus der Energieforschung für die Praxis
Der BINE Informationsdienst fördert den Informations- und Wissenstransfer aus der Energieforschung in die Anwendungspraxis und steht dabei in engem Austausch mit vielen Firmen und Institutionen, die in geförderten Projekten Effizienztechnologien und Erneuerbare Energien zur Anwendungsreife entwickeln. BINE ist ein Informationsdienst der Fachinformationszentrum (FIZ) Karlsruhe GmbH und kooperiert mit zahlreichen Einrichtungen und Organisationen aus Forschung, Ausbildung, Praxis, Fachmedien und Politik. BINE wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA).
Aktuelle Informationen aus Forschung und Technik werden durch die BINE-Fachredaktion gründlich recherchiert, prägnant und zielgruppenorientiert aufbereitet und potentiellen Anwendern vermittelt. In drei Inforeihen (Projekt-Info, Themen-Info und basisEnergie) informiert BINE über Ergebnisse und Erfahrungen aus Forschung und Anwendungsprojekten. Die Infos können auch im kostenfreien Abonnement bezogen werden. Die BINE-Publikationen werden im Internet systematisch mit weiteren Informationen und Angeboten (u. a. InfoPlus) vernetzt und durch das BINE-Expertentelefon ergänzt. Hier bietet BINE projektbezogene und praxisrelevante Zusatzinformationen.
Ergänzt werden die BINE Broschüren durch die "BINE Informationspakete". Die Buchreihe bietet aktuelles, in der Praxis verwertbares Anwendungs-know-how und Forschungswissen. Die Buchreihe erscheint im Verlag Solarpraxis und ist im Buchhandel oder über die BINE Homepage bestellbar.
Die Planung und Realisierung eines energieeffizienten Gebäudes, die Wärmerückgewinnung in industriellen Prozesse oder die Integration erneuerbarer Energien in bestehende Energiesysteme sind komplexe und anspruchsvolle Aufgaben - sie erfordern aktuelle und erstklassige Informationen für richtige Entscheidungen. BINE wendet sich als kompetenter Partner an Planer, Berater und Architekten, an Entwickler, Hersteller und Handwerker, an Akteure der Aus- und Weiterbildung und an die Medien.
Firmenkontakt:
Kontakt:
BINE Informationsdienst
FIZ Karlsruhe - Büro Bonn
Redaktionsleitung: Johannes Lang
Kaiserstraße 185-197
53113 Bonn
Tel. (+49) 228 92379-0
Fax (+49) 228 92379-29
E-Mail redaktion@bine.info
BINE Informationsdienst
Wissen aus der Energieforschung für die Praxis
Der BINE Informationsdienst fördert den Informations- und Wissenstransfer aus der Energieforschung in die Anwendungspraxis und steht dabei in engem Austausch mit vielen Firmen und Institutionen, die in geförderten Projekten Effizienztechnologien und Erneuerbare Energien zur Anwendungsreife entwickeln. BINE ist ein Informationsdienst der Fachinformationszentrum (FIZ) Karlsruhe GmbH und kooperiert mit zahlreichen Einrichtungen und Organisationen aus Forschung, Ausbildung, Praxis, Fachmedien und Politik. BINE wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA).
Aktuelle Informationen aus Forschung und Technik werden durch die BINE-Fachredaktion gründlich recherchiert, prägnant und zielgruppenorientiert aufbereitet und potentiellen Anwendern vermittelt. In drei Inforeihen (Projekt-Info, Themen-Info und basisEnergie) informiert BINE über Ergebnisse und Erfahrungen aus Forschung und Anwendungsprojekten. Die Infos können auch im kostenfreien Abonnement bezogen werden. Die BINE-Publikationen werden im Internet systematisch mit weiteren Informationen und Angeboten (u. a. InfoPlus) vernetzt und durch das BINE-Expertentelefon ergänzt. Hier bietet BINE projektbezogene und praxisrelevante Zusatzinformationen.
Ergänzt werden die BINE Broschüren durch die "BINE Informationspakete". Die Buchreihe bietet aktuelles, in der Praxis verwertbares Anwendungs-know-how und Forschungswissen. Die Buchreihe erscheint im Verlag Solarpraxis und ist im Buchhandel oder über die BINE Homepage bestellbar.
Die Planung und Realisierung eines energieeffizienten Gebäudes, die Wärmerückgewinnung in industriellen Prozesse oder die Integration erneuerbarer Energien in bestehende Energiesysteme sind komplexe und anspruchsvolle Aufgaben - sie erfordern aktuelle und erstklassige Informationen für richtige Entscheidungen. BINE wendet sich als kompetenter Partner an Planer, Berater und Architekten, an Entwickler, Hersteller und Handwerker, an Akteure der Aus- und Weiterbildung und an die Medien.
Firmenkontakt:
Kontakt:
BINE Informationsdienst
FIZ Karlsruhe - Büro Bonn
Redaktionsleitung: Johannes Lang
Kaiserstraße 185-197
53113 Bonn
Tel. (+49) 228 92379-0
Fax (+49) 228 92379-29
E-Mail redaktion@bine.info
Die Pressemeldung "Lebensdauer für Brennstoffzellenanwendungen erhöht" unterliegt dem Urheberrecht der pressrelations GmbH. Jegliche Verwendung dieses Textes, auch auszugsweise, erfordert die vorherige schriftliche Erlaubnis des Autors. Autor der Pressemeldung "Lebensdauer für Brennstoffzellenanwendungen erhöht" ist BINE Informationsdienst.