Bei der motorunabhängigen kontinuierlichen Bordstromversorgung mit Hilfe von APUs (Auxiliary Power Unit) wird der Motor von allen Aufgaben bis auf den Vortrieb entlastet. Dies reduziert den Treibstoffverbrauch um 1 bis 2 l/100 km. Brennstoffzellen-APUs können dafür verwendet werden. Da es sich dabei um Einheiten mit wenigen kW elektrischer Leistung handelt, können bei den im Beitrag geschilderten Vorteilen die Zielkosten höher liegen und sind trotzdem noch attraktiv. In dem Beitrag werden die Eigenschaften und der Entwicklungsstand APU-geeigneter Brennstoffzellen beschrieben: PEFC (Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle), DMFC (Direktmethanol-Brennstoffzelle) und SOFC (Festoxidkeramik-Brennstoffzelle). DMFCs sind nur eingeschränkt geeignet, da sie noch eine unzureichende Leistungsdichte und zu hohen Edelmetallgehalt haben. PEFCs können den bereits für den Motor verfügbaren Treibstoff nutzen, PEFCs können mit Wasserstoff betrieben werden. Dies wurde bereits bei Wasserstofffahrzeugen erfolgreich demonstriert. Bei einem Benzin- oder Dieselfahrzeug muss der Treibstoff erst reformiert und gereinigt werden. Hier haben SOFCs Vorteile, denn sie können intern reformieren und CO als Brenngas nutzen. Dafür bringt die hohe Betriebstemperatur von 800 Grad C materialmäßig Probleme und die Schnellstartfähigkeit ist eingeschränkt. Zukünftige Aufgaben für den Einsatz von PEFCs sind die Entwicklung von Membranen für höhere Einsatztemperaturen, Katalysatoren mit geringer CO-Empfindlichkeit, einfachere Reformer und die thermische Systemintegration. Bei SOFCs müssen noch verbesserte Legierungen im Hinblick auf Korrosion und Leitfähigkeit sowie redoxstabile Anoden entwickelt werden. Weitere wichtige Aspekte bei der Entwicklung von Brennstoffzellen sind eine Verminderung von Degradationseffekten und die Serienfertigung. BMW hat zusammen mit der Firma Delphie 2001 das erste benzingetriebenen SOFC-APU-Fahrzeug vorgestellt. Die Funktionsfähigkeit konnte nachgewiesen werden. Es sind noch Verbesserungen beim Gewicht, der Leistungsdichte, Standzeit, Brennstoffnutzung und Startzeit nötig. Das Forschungszentrum Jülich und die DLR-Stuttgart entwickelt derzeit steckertaugliche Zellen. Einige Herstellungsverfahren für Brennstoffzellen werden kurz erläutert.
Einsatz von Brennstoffzellen für die Bordstromversorgung von Fahrzeugen
Tagung der VDI-Gesellschaft Energietechnik, Fortschrittliche Energiewandlung und -anwendung, 2003 ; 219-230
VDI-Berichte ; 1746
2003
12 Seiten, 13 Bilder, 8 Quellen
Conference paper
German
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