Brennstoffzellen sind in der Lage, die im Kraftstoff steckende Energie direkt in elektrische Energie umzuwandeln, ohne dass ein Verbrennungsprozess im klassischen Sinn stattfindet. Dabei gibt es keine beweglichen Verschleißteile und die Zellen arbeiten fast geräuschlos ohne Vibrationen. Der Energieumwandlungsprozess wird im Beitrag ausführlich beschrieben. Er entspricht einer Umkehrung der Elektrolyse. Wasserstoff verbindet sich sich mit dem Luftsauerstoff zu Wasser und elektrische Energie wird als Gleichstrom frei. Der Beitrag beschreibt den konstruktiven Aufbau der Zellen und ihre Betriebsprozesse. Die Zellen weisen eine Anode, eine Kathode und einen festen Elektrolyten, Anode und Kathode als gasführende Kanäle und den Elektrolyten in Form einer PEM (Polymer-Elektrolyt-Membran) oder als Karbonat, auf. Mit Wasserstoff arbeiten die PEM-Zellen bei niedrigen Temperaturen (70 Grad C) und die Karbonatzellen werden mit Erdgas bei hohen Temperaturen (650 Grad C) betrieben. Dabei wird Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff gespalten. Wasserstoff gewährleistet einen emissionsfreien Betrieb, während Erdgas Kohlendioxid erzeugt. Die PEM-Zellen haben zur Zeit eine Lebensdauer von 2000 Stunden, sind jedoch leicht austauschbar. Karbonatzellen erreichen 30000 Betriebsstunden. Als praktische Beispiele für den Einsatz von Brennstoffzellen auf Schiffen werden im Beitrag ein Alster-Fahrgastschiff , ein norwegisches Versorgungsschiff und Unterseeboote der deutschen Marine angeführt. Dabei wird über den Typ der Brenstoffzellen, Betriebsdaten und bisherige Erfahrungen informiert. Brennstoffzellen auf U-Booten sind unabhängig von der Außenluft. Sie liefern elektrische Energie für den Antrieb bei Schleichfahrt, die Bordstromversorgung und für das Aufladen der Batterien. Die U-Boote können dabei mehrere Wochen getaucht operieren. Niedertemperatur-Brennstoffzellen für Unterwasserschiffe haben ihre Bewährungsprobe bestanden. Das haben Tauchfahrten mit Booten der deutschen und der südkoreanischen Marine nachgewiesen. Daraus lassen sich allerdings keine Schlüsse für den Erfolg von luftatmenden Brennstoffzellen an Bord von Überwasserschiffen ziehen, da die Zellen der U-Boote für völlig andere Bedingungen ausgelegt sind. Die zahlreichen Ansätze bei Booten und kleinen Schiffen im Überwasserbereich lassen noch keinen Durchbruch erkennen, zumal Investitionen und Betrieb im Vergleich zu herkömmlichen Antriebsanlagen noch recht hoch bzw. teuer sind. Das Alsterschiff und das norwegisches Versorgungsschiff sind zweifellos gute Demonstrationsobjekte, mit denen eine neue Technik den Beweis für Funktionalität, Zuverlässigkeit und Sicherheit erbringen kann. Erfolgreich können sie jedoch nur werden, wenn alle Rahmenbedingungen für einen wirtschaftlichen Betrieb stimmen.


    Access

    Access via TIB

    Check availability in my library

    Order at Subito €


    Export, share and cite



    Title :

    Brennstoffzellen an Bord von Schiffen. Stand der Technik und Perspektiven eines alternativen Antriebs


    Additional title:

    Fuel cells onboard of ships. State of the art and perspectives of an alternative drive


    Contributors:

    Published in:

    Publication date :

    2008


    Size :

    6 Seiten, 6 Bilder



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Print


    Language :

    German





    Stationäre Brennstoffzellen : Grundlagen, Einsatzmöglichkeiten, Stand der Technik, Perspektiven

    Arbeitsgemeinschaft für Sparsamen und Umweltfreundlichen Energieverbrauch | TIBKAT | 2000


    Trinkwasser an Bord von Schiffen

    Jacobshagen, Uwe | Springer Verlag | 2021