Vorlesungsmanuskript ET-EW 2011.pdf - von Prof. Dr.-Ing. H. Alt, FH ...

Funktionsweise der Brennstoffzellen – Arten:
Nicht umgesetzter
Brennstoff (10-20 %)
SOFC: Solid Oxide Fuel - Cell, Elektrolyt: Keramik (dotiertes Zirkonoxyd)
MCFC: Molten Carbonate Fuel - Cell, Elektrolyt: Karbonatschmelze
PAFC: Phosphoric Acid Fuel - Cell, Elektrolyt: H3PO4 (ortho - Phosphorsäure)
PEMFC: Proton Exchange Membran Fuel - Cell, Elektrolyt:
DMFC: Direct Methanol Fuel - Cell, Polymermembran
(2CH3OH + 4H2O → 5H2 + 2H2O + 2CO2)
AFC: Alcaline Fuel - Cell, Elektrolyt: KOH (Kaliumhydroxid)
Erdgas-Brennstoffzelle
mit Reformer und Konverter:
Reformer:
T > 200 °C:
CH4 + H2ODampf⇒ 3H2+CO - 214 kJ/mol
Konverter:
T < 500 °C:
CO + H2ODampf ⇒ H2+CO2 + 42 kJ/mol
D:\FH AKE\Vorlesungsmanuskript ET-EW 2011.doc
4
Elektrischer Strom I
2 H2O
SOFC O 2 - O2 O 800-1000 °C
2-
2 H2
CO2 CO2
MCFC H2O CO3 600-660 °C
2-
H2 ½O2
PAFC H2 160-200 °C
PEMFC H H2O 60- 80 °C
DMFC Methanol ½O2 80-110 °C
+
H +
H2O H2O
AFC ½O2 60-90 °C
Brennstoff H2
H2
- Pol
- -
U
Zellenspannung < 1 V
Elektrisches Feld
E
OH - OH -
- -
+ Pol
Elektrolyt
Polymere-
Membran
Anode Kathode
- Anionen
CH4
(Erdgas)
CO2
Reformer
und
Konverter
+ Kationen
(Wasserdampf)
H2O
H2
(Wasserstoff)
Nicht umgesetzter
Oxidant
Sauerstoff O2, (Luft)
CO2 (Oxidant)
Luft / Sauerstoff
Brennstoffzelle
z. B.
A
K
K
PEM-FC