Kleine Brennstoffzellen bringen mehr Leistung

10. Dezember 2013, 14:36 Uhr
Kleine Brennstoffzellen bringen mehr Leistung
Kleine Brennstoffzellen bringen mehr Leistung

Forscher um Prof. Wachsman vom Energy Research Center der University of Maryland gelang ein deutlicher Fortschritt in puncto Praktikabilität des Einsatzes von Brennstoffzellen in Autos. Mit neuen Techniken konnten sie Größe und Betriebstemperatur so weit reduzieren, dass der mobile Einsatz als Energiequelle in greifbare Nähe rückt.

 

Bei Hybrid-Autos wie dem Toyota Prius und Elektro-Autos mit so genanntem Range-Extender wie dem GM Volt bzw. Opel Ampera gibt es ein Effizienz-Problem, da der Gesamtwirkungsgrad durch den Verbrennungsmotor sowie bei letzteren zusätzlich durch die Wandlungsverluste des Generators begrenzt wird. Zudem schleppt so ein elektrifiziertes Auto eine Menge zusätzliches Gewicht durch Akkus und die spezielle Technik mit sich herum. Gäbe es Wandler für die fossile Primär- in elektrische Energie, die effizienter als Verbrennungsmotoren + Generator wären, dann wäre das Reichweitenproblem von Elektroautos gelöst.

 

An Brennstoffzellen wird bekanntlich schon lange geforscht und gerade von deutschen Autoherstellern gab es immer wieder Prototypen mit dieser Technik, doch von der praktischen Einsetzbarkeit sind diese Studien weit entfernt. Grund hierfür sind die Ausmaße von keramischen Brennstoffzellen-Paketen geeigneter Leistung und ihre typischerweise hohe Betriebstemperatur von um die 900°C, wenn man klassische Brennstoffe wie Erdgas, Benzin oder Diesel verwenden will. Durch einen optimierten Aufbau des keramischen Elektrolyten ist den Forschern nun ein Brennstoffzellen-Typ gelungen, der für den Kfz-Einsatz geeignete Abmessungen von nur 10 cm Kantenlänge und eine reduzierte Temperatur von nur 650°C benötigt. Damit könnten Gesamtwirkungsgrade realisiert werden, die fast doppelt so hoch wie bei Verwendung eines Verbrennungsmotors + Generator ausfallen.

Das weitere Ziel ist die Absenkung der Temperatur auf praktikablere Werte um 350°C, wodurch die Aufheizzeit verkürzt und der Isolationsaufwand reduziert werden kann. Für den praktischen Einsatz ist dann immer noch ein Pufferakku sinnvoll, damit die Brennstoffzellen nicht so oft aufgeheizt werden müssen und auch keine Spitzenströme zu liefern brauchen.

 

Bild: University of Maryland

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