Aktuelle Entwicklungen bei Alkalischen Brennstoffzellensystemen

Kurzfassung

Bei den Niedertemperatur-Brennstoffzellen stellen alkalische Brennstoffzellensysteme (AFC) eine Alternative zu den derzeit favorisierten Polymerbrennstoffzellensystemen (PEFC) dar, insbesondere da in AFC weder die teueren Edelmetall-Katalysatoren noch die Polymerelektrolytmembranen notwendig sind. Dadurch bieten die AFC-Systeme deutliche Kostenvorteile. In früheren AFC-Systemen wurde fast immer eine monopolare Anordnung der Zellen mit einer externen Verschaltung gewählt. Bei der DLR wurde ein bipolaren AFC Stack ent¬wickelt, der bei sehr geringen Betriebsdrücken betrieben werden kann. Dieser benötigt für die Luftversorgung keinen aufwendigen Kompressor, sondern diese kann aufgrund des Druckabfalls von nur wenigen mbar mit einem Lüfter realisiert werden. In Untersuchungen an Gasdiffusionselektroden für die alkalische Brennstoffzellen konnte gezeigt werden, dass die AFC bei der richtiger Wahl der Elektroden nicht auf reinen Sauerstoff als Oxidator angewiesen ist, sondern auch mit Luft ohne einen CO2-Wäscher betrieben werden kann. So wurden beim DLR Betriebszeiten von über 3000 h bei einer CO2-Konzentration von 5 vol% nachgewiesen. In weiteren Entwicklungen beim DLR wurden das AFC-System weiter vereinfacht und eine geeignete einfache Steuerung entwickelt. Für den AFC-Betrieb wird im Gegensatz zu den PEFC-Systemen für den flüssigen Elektrolyten ein Rekonzentrator benötigt, allerdings ist der Wasserhaushalt in dem Brennstoffzellenstack bei der AFC ein wesentlich geringeres Problem als in der PEFC, da der Wasserhaushalt in der AFC extern kontrolliert wird. Hierfür wurde bei DLR ein einfaches Rekonzentratorkonzept entwickelt, getestet und in das Brennstoffzellensystem integriert. Die Entwicklungen bei DLR werden mit anderen aktuellen AFC-Systemen verglichen.