Am ZBT wurde ein Ethanol-Gasprozessor zur Wasserstofferzeugung für Hochtemperatur und Niedertemperatur Polymer Elektrolyt Membran Brennstoffzellen (PEMFC) für eine elektrische Leistung von 200 – 500 W entwickelt. Viel versprechende Anwendungsgebiete für Reformer-Brennstoffzellensysteme mit Ethanol als Energieträger sind mobile und portable Stromversorgungseinheiten im Freizeitbereich und in Sicherheitsanwendungen sowie kleine stationäre Systeme für die netzferne autarke Stromversorgung oder Notstromaggregate (z.B. Telekommunikation). Die im Einzelnen entwickelten Hauptkomponenten des Gasprozessors waren der Reformer Reaktor, der katalytische Brenner, jeweils inklusive Verdampfer, der Shift Reaktor sowie zugehörige Wärmeübertrager. Ein besonderes Augenmerk wurde auf die homogene, druckstoßfreie Verdampfung der flüssigen Edukte (Ethanol und Wasser) sowie auf die Entwicklung einer autarken Startprozedur mit geringem energetischem Aufwand gelegt. In einer ersten Projektphase wurden sowohl theoretische als auch experimentelle Untersuchungen für das System und die Hauptkomponenten durchgeführt. So wurden beispielsweise kommerziell verfügbare Reformierungskatalysatoren sowie unterschiedliche Verdampferkonzepte auf separaten Testständen getestet. Schließlich erfolgte die Zusammenführung aller Einzelkomponenten zu einem Gasprozessor. Die Funktion und Performance des Gasprozessors wurde bei unterschiedlichen Betriebsparametern erfolgreich nachgewiesen. Die erzielte Startzeit zur Erlangung eines Reformatgases mit einer ausreichenden Qualität für den Einsatz in HT-PEMFC (xCO < 2 %) beträgt ca. 30 Minuten. Im stationären Betrieb konnte eine Gasqualität mit 41,2 % Wasserstoff und 1,5 % Kohlenmonoxid und eine Wasserstoffleistung von ca. 900 W ermittelt werden.

Tabelle 1: Performance Gasprozessor, Entwicklungsstatus im Vergleich zu Zielen

Ausgewählte Ergebnisse dieser Arbeit wurde auf der Jahrestagung 2013 des American Institute of Chemical Engineers 13AIChE® in San Francisco, Kalifornien präsentiert. Teile des Projektes wurden durch das BMBF innerhalb des Förderprogramms “ForschungsprämieZwei” unter der Bewilligungsnummer 03FPZN0144 gefördert.

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Abteilung Gasprozesstechnik