EPFL-Forscher erhöhen Effizienz von Brennstoffzellen

28. Februar 2020 10:06

Neuenburg - Forschungsarbeiten eines Teams der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) könnten sich als ein neuer Meilenstein für die Leistungsfähigkeit von Festoxid-Brennstoffzellen erweisen. Sie erhöhten deren Effizienz und Lebensdauer deutlich.

Die Ingenieure des EPFL-Labors für angewandte mechanische Konstruktion (Laboratory for Applied Mechanical Design, LAMD) in der Microcity von Neuenburg haben eine innovative Methode zur Verbesserung der Effizienz von Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) für den Hausgebrauch entwickelt. Sie können durch die Oxidation eines Brennstoffs wie Erdgas oder Biogas sowohl Strom als auch Wärme erzeugen. 

Vollkommen neu an diesem System ist der Ventilator. Er lässt Gase ein zweites Mal durch die Zelle zirkulieren und ist mit dampfgeschmierten mechanischen Lagern ausgestattet, die am LAMD entwickelt wurden. Der Ventilator wird von einer Miniatur-Dampfturbine angetrieben. Sie läuft mit Wärme, die die Zelle selbst erzeugt.

Das System wird als Anoden-Abgasrezirkulationsventilator bezeichnet. Damit erreichte das Team laut einer Medienmitteilung „beeindruckende Effizienzgewinne von bis zu 10 Prozent“. Im Teillastbetrieb, also mit 4,5 Kilowatt-Elektrizität, „erreichten wir Bruttowirkungsgrade von 66 Prozent“, sagt Laborleiter Jürg Schiffmann. Zum Vergleich: Die fortschrittlichsten Kraftwerke erreichen Wirkungsgrade von 63 Prozent, ohne dass sie rückgewinnbare Wärme erzeugen. In der Schweiz gehen etwa 6 Prozent dieser Energie zwischen Netzeinspeisung und Entnahme verloren. Neben der Verbesserung des Wirkungsgrads verlängert das Ventilatorsystem auch die Lebensdauer der Zellen, weil das rezirkulierte Gasgemisch die Stabilität des Katalysators erhöht.

Die 34-Watt-Turbine eignet sich nach Angaben des Labors ideal für private SOFCs. Mit einem Durchmesser von nur 15 Millimetern ist sie eine der kleinsten Dampfturbinen der Welt.

Ausser dem LAMD waren die Group of Energy Materials (GEM) der EPFL Valais Wallis in Sitten und das Unternehmen SOLIDpower aus Yverdon-les-Bains VD an dem Projekt beteiligt. Das neue System wurde zum Patent angemeldet. Zur Entwicklung und Vermarktung der Technologie wurde das Start-up Oturb gegründet. mm

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