Sofc arbeitet mit luftsauerstoff und wasserstoff
Die Oxidkeramische Brennstoffzelle - SOFC arbeitet mit Luftsauerstoff und Wasserstoff. Ihre Betriebstemperatur liegt im Bereich 800...1000°C. Die hohe Temperatur erlaubt eine zellinterne Teilreformierung von Erdgas zu Wasserstoff.
Der Aufwand für die Wasserstofferzeugung sinkt damit erheblich.
Die SOFC wird nicht nur in Platten- sondern auch in Röhrenform hergestellt. Kathode, Elektrolyt und Anode sind auf der Innenseite eines Keramikrohres aufgebracht. Das Brenngas wird durch das Rohr geleitet, der Luftsauerstoff an der Außenseite. Ihr Einsatzgebiet ist die dezentrale Energieversorgung mit Leistungen ab 100 kW.
SOFC-Stack im 7er BMW zur Bordstromversorgung
Festoxid-Brennstoffzellen sind sowohl für stationäre als auch für mobile Anwendungen geeignet.
Stationäre Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung werden sowohl für Ein- und Mehrfamilienhäuser als auch für große Gebäude und gewerbliche oder industrielle Anwendungen entwickelt.
Die Wärme kann auf einem hohen Temperaturniveau entnommen und als Prozesswärme genutzt werden.
Daneben werden Großkraftwerke auf der Basis der SOFC entwickelt. Hier wird die Abwärme zur Stromerzeugung in Gasturbinen genutzt. Solche Kraftwerke sollen zukünftig Wirkungsgrade von 70% erreichen können.
Im mobilen Bereich werden SOFCs bisher nicht für den Fahrzeugantrieb entwickelt, sondern als Ersatz für die Fahrzeugbatterie.
Der Grund liegt zum einen in der ständig steigenden Anzahl von elektrischen Verbrauchern im Auto, und zum anderen in der Möglichkeit, auch bei abgeschaltetem Motor über lange Zeit Strom zur Verfügung zu haben. Als Betriebsmittel dient Benzin, das vor der Brennstoffzelle einem technisch einfachen Reformer und einer Entschwefelung zugeführt werden muß.
Schritt 1
Die in zwei Kreisläufen getrennten Gase Sauerstoff und Wasserstoff wandern vom Gasraum in den Katalysator.
Schritt 2
Die Wasserstoffmoleküle (H2) werden durch den Katalysator in zwei H+ Atome (Protonen) gespalten. Dabei gibt jedes Wasserstoffatom sein Elektron ab.
Schritt 3
Die Elektronen fließen von der Anode zu Kathode und bewirken einen elektrischen Stromfluß, der einen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt.
Schritt 4
Jeweils vier Elektronen an der Kathode rekombinieren mit einem Sauerstoffmolekül.
Schritt 5
Die nun entstandenen Sauerstoff-Ionen wandern durch den Elektrolyten (Yttriumdotiertes Zirkondioxid)) zur Anodenseite.
Schritt 6
Die Sauerstoff-Ionen geben ihre beiden negativen Ladungen an zwei Protonen ab und oxidieren mit diesen zu Wasser.
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