BMWi-Projekt: FlexSOFC

Verwertung biogener Schwachgase schwankender Qualität in SOFCs

Das BMWi-geförderte Projekt geht der Forschungsfrage nach, ob mit geeigneten Mitteln die Kopplung von Biomassevergasersystemen und Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFCs) eine effiziente Möglichkeit der dezentralen Energieversorgung sein kann.

Förderkennzeichen: 03KB112

Laufzeit: 01.08.2016 – 31.07.2019

Projektträger

Projektträger Jülich

gefördert durch

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm

Förderprogramm Energetische Biomassenutzung

Projektpartner

NOVUM Engineering GmbH

Pressemeldungen

‚FlexSOFC – Verwertung biogener Schwachgase schwankender Qualität in SOFCs (Solid oxide fuel cells)‚ in: Thrän D., Pfeiffer D. (Hrsg.) (2021): Focus on: Bioenergie im Strom- und Wärmemarkt: Projektergebnisse 2019-2020. Fokusheft Energetische Biomassenutzung, Leipzig, ISSN (online): 2701-1860, ISBN: 978-3-946629-71-9 , DOI: 10.48480/red6-sr61 .

Die Kopplung von Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFCs) und Biomassevergasersystemen ist ein hochintegrativer Ansatz für die dezentrale Bereitstellung von Strom und Wärme. Dabei wird energiereiches biogenes Gas mit einem hohen elektr. Wirkungsgrad (bis zu 50 %) elektrochemisch umgesetzt. Die hohe Arbeitstemperatur an der Nickelanode der Brennstoffzelle (850 °C) begünstigt zusätzlich die Reformierung von langkettigen Kohlenwasserstoffen, wie etwa Teeren, die sonst üblicherweise aufwendig abgetrennt werden müssten.

In vorangegangenen Projekten stellte sich heraus, dass die schwankende biogene Gasqualität problematisch für den Betrieb der Brennstoffzelle sein kann. Unterschreitet das Gas einen gewissen Brennwert, so steigt die Brennstoffausnutzung innerhalb des Brennstoffzellenstacks unzulässig an. Die Folge sind lokale Reoxidationserscheinungen an der Nickelanode, welche die Zelle nachhaltig schädigen. Aufgrund dieser Problematik wurden bisherige SOFC Dauertests mit Holzgas stets mit sehr geringen Brennstoffausnutzungen (30 %) betrieben. Die sichere Realisierung eines höheren Brennstoffausnutzungsgrad führt zu einer deutlich höheren Leistungsdichte und damit zu einem wirtschaftlicheren Betrieb.

Im vom BMWi seit August 2016 geförderten Projekt FlexSOFC wird eine Möglichkeit untersucht, kritische Betriebszustände online zu identifizieren. Ein speziell entwickelter Leistungswechselrichter des Kooperationspartners NOVUM Engineering GmbH ermöglicht die rausch-
arme Aufzeichnung von Impedanzspektren während des SOFC-Betriebs. Aus den Impedanzspektrogrammen lassen sich Kenngrößen ableiten, die den momentanen Zellzustand beschreiben.

Ein am Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik bestehender 1 kW Stackprüfstand wird im Laufe des Projekts so umgerüstet, dass synthetische Holzgasschwankungen impedanzdiagnostisch erfasst und regelungstechnisch entgegengewirkt werden können.

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