Dortmunder MST-Seminar

Dortmunder MST Seminar

»Brennstoffzellen – von Anwendungen im kleinen Leistungsbereich zum Mikrosystem«

Frau Prof. Dr. Angelika Heinzel, Universität Duisburg-Essen, Duisburg

Brennstoffzellen zählen aufgrund ihrer Energieeffizienz und Schadstoffarmut zu den zentralen Schlüsseltechnologien dieses Jahrhunderts. Die Einsatzmöglichkeiten reichen von stationären Anwendungen in der Kraftwerkstechnik über die dezentrale Strom- und Wärmeversorgung in der Gebäudetechnik bis hin zu portablen Stromquellen sowie Miniatur- und Mikrobrennstoffzellen für die Energieversorgung von Laptops und elektrischen Kleingeräten.

Brennstoffzellen als effiziente Energiewandler können einen Energieträger - vorzugsweise Wasserstoff, mit geringerer Leistungsdichte aber auch Methanol - kontinuierlich in elektrischen Strom (und Wärme) wandeln, zumindest bei kontinuierlicher Gaszufuhr. Im kleinen Leistungsbereich treten sie daher in Konkurrenz zu Motoren und Batterien. Noch haben die prinzipiell großen Vorteile bezüglich Wirkungsgrad im Vergleich zum Motor z.B. in einem Notstromaggregat und bezüglich langer Betriensdauer ohne lange Ladephasen im Vergleich zu einer Batterie der Brennstoffzellentechnologie nicht zum Durchbruch verholfen: Zu hohe Kosten und die fehlende Infrastruktur von Wasserstoff sind die wichtigsten Hemmnisse.

Die  heute gängigen Hybridspeicher können nur an einer Druckgasflasche gefüllt werden, eine Distribution (gefüllter) Hybridspeicher ist derzeit nicht realisiert. Der flüssige Energieträger Methanol kann leichter verteilt und gespeichert werden, aber von einer tatsächlichen Verfügbarkeit kann man auch hier noch nicht sprechen. Weltweit verbreitet ist Campinggas - aber die prinzipiell mögliche Erzeugung von Wasserstoff ist relativ aufwändig. Zuzeit werden noch alle Konzepte parallel verfolgt, für verschiedene Anwendungen können sich durchaus unterschiedliche Systeme durchsetzen.

Die Kostenreduktion durch Serienproduktion bietet am ehesten ein Massenmarkt - wie z.B. die Batterien in elektronischen Geräten. Für den Einsatz der schon weit entwickelten Li-Batterie oder ihrer Ergänzung in Hybridsystemen steht nicht nur die Miniaturisierung aller Komponenten an, sondern es müssen auch hohe Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllt werden. Interdisziplinäre Zusammenarbeit ist gefragt, um diese Entwicklungsaufgabe zu bewältigen.

Frau Prof. Dr. Angelika Heinzel ist Inhaberin des Lehr­stuhls Energietechnik am Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik der Universität Duisburg-Essen und zugleich Geschäftsführerin und wissenschaftliche Leiterin des Zentrums für BrennstoffzellenTechnik gGmbH (ZBT).