Experimentelle Untersuchungen zur Kopplung eines Wasserstoff-Alanatspeichers mit einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle

Kurzfassung

In dieser Diplomarbeit wird das Absorptions- und Desorptionsverhalten von mit Cerium dotiertem Natriumalanat in einem Rohrreaktor untersucht. Das verwendete Natriumalanat hat eine Kapazität von 4,6 Masseprozent (Gew.%) Wasserstoff und eine Gesamtmasse von 304 g. Während der Desorptionsmessung wird die Möglichkeit eines späteren Betriebes des Testspeichers mit einer Hochtemperatur Protonen-Austausch-Membran Brennstoffzelle untersucht. Hierzu wird der Reaktor mit einem Luftstrom von 300 bis 700 Normliter pro Minute (Nl/min) und einer Temperatur von 150 bis 170°C beheizt. Dies entspricht den Eigenschaften der Abluft einer 1 kW HT-PEM. Dabei wurde ein Massenstrom von 2 Nl/min Wasserstoff über 1 h oder 3 Nl/min über 39 Minuten aus dem Speicher erzeugt. Bei 2 Nl/min stammen etwa 55 % des Wasserstoffes aus der Desorption und 45 % aus dem Druck, bei 3 Nl/min stammen etwa 27 % aus der Desorption und 63 % aus dem Druck. Die Absorption wurde hinsichtlich ihrer Beladungszeit bei unterschiedlichen Beladungsbedingungen untersucht. Die Messungen zeigen, dass es für die Reaktion eine optimale Reaktortemperatur von 140°C bei etwa 100 bar gibt. Durch eine Variation der Lufttemperatur konnte in zwei identischen Versuchen diese Temperatur an der Außenseite des Reaktors konstant bei etwa 140°C gehalten und innerhalb einer Stunde eine Beladung von 3,5 Gew.% erzielt werden.