Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

R. Wurster, Dipl.-Ing.

L-B-Systemtechnik GmbH, D-85521 Ottobrunn

Deutsche Kälte-Klima-Tagung 1998 ---- Würzburg 18.– 20. November 1998

 

0. Kurzfassung

Die Brennstoffzelle ist eine über 150 Jahre alte Energiewandlungstechnologie zur elektrochemischen Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff in elektrischen Strom, Wasser und Wärme, welche in den letzten Jahrzehnten wegen ihrer Vorteile hinsichtlich Wandlungseffizienz (bis in kleinste Leistungsklassen) und Emissionsreduzierung auf zunehmendes Interesse trifft.

Verschiedene Nieder-, Mittel- und Hochtemperaturbrennstoffzellen befinden sich in den USA, Japan und Europa in Entwicklung bzw. werden in Kürze kommerziell zur Verfügung stehen.

Die Brennstoffzelle wird von einer großen Zahl von Experten als Schlüsseltechnologie für eine effiziente, umweltverträgliche und nachhaltige Entwicklung im Energiesektor und Transportwesen des 21. Jahrhunderts angesehen. Gelingt es, die für den automobilen Einsatz angestrebten Systemkosten für die Brennstoffzellenaggregate zu erzielen, dann wird der Energiewirtschaft die kostengünstigste aller Stromerzeugungstechniken zur Verfügung stehen.

Eine Übersicht über aktuelle Entwicklungs- und Demonstrationsprojekte weltweit zeigt die dynamische Entwicklung, welche sich im Falle der Membranbrennstoffzelle in ähnlichen Dimensionen wie in der Photovoltaik, Mikroelektronik oder Telekommunikation abzuzeichnen beginnt.

Abschließend wird versucht, die Entwicklungs- und Kommerzialisierungsanstrengungen in ihrer Bedeutung für die Energiewirtschaft und den Transportsektor einzuordnen.

 

Stichworte: Brennstoffzelle, Demonstrationsprojekte, Elektrochemie, Kommerzialisierung, Stack, Wasserstoff

1. Kurzer historischer Abriß

Das Prinzip der Brennstoffzelle wurde 1839 von dem Engländer William Robert Grove entdeckt. Grove beschrieb eine ‘galvanische Gasbatterie’ welche mittels ‘kalter Verbrennung’ von Wasserstoff und Sauerstoff elektrischen Strom erzeugen sollte. Der theoretische Wirkungsgrad sollte bei fast 100% liegen.

Einer der ersten, welcher den Stellenwert der H₂/O₂ –Brennstoffzelle für Stromerzeugung erkannte war Westphal im Jahre 1880.

Im Jahre 1894 schlug Ostwald einen Prozeß vor, in welchem C und O₂ rekombiniert werden sollten. Wegen der hohen erforderlichen Reaktionstemperatur von 1000°C scheiterte eine Realisierung an den auftretenden Materialproblemen. Daraufhin konzentrierte man die Forschungsanstrengungen auf die H₂/O₂-Reaktion, welche einfacher kontrolliert werden konnte.

Materialprobleme waren auch der Grund, warum das 1866 von Werner von Siemens entdeckte dynamo-elektrische Prinzip seinen Siegeszug antrat. Seine Realisierung benötigte nur konventionelle Maschinenbaukenntnisse. Bei der Brennstoffzelle hingegen war es erforderlich, Materialprobleme in atomarem Maßstab zu lösen, nämlich den definierten Ionentransport in einem Elektrolyt (z.B. Keramik, Salzschmelze, fixierte Säure oder Polymermembran) zu ermöglichen, ohne daß Korrosionsprobleme auftreten.

Die technische Entwicklung von Brennstoffzellen begann kurz nach dem 2. Weltkrieg, als Francis T. Bacon in England erfolgreich eine alkalische Hochdruckzelle entwickelte, welche 1954 in einem funktionierenden Prototypen gipfelte. Dieser Typ konnte bereits erstmals erfolgreich in Fahrzeuganwendungen demonstriert werden.

Daran anschließend wurden für die Raumfahrtprogramme Gemini, Apollo und Spacelab Niedertemperaturbrennstoffzellen entwickelt und eingesetzt. Hierbei handelte es sich um die alkalische Brennstoffzelle (alkaline fuel cell AFC) und die Polymermembran-Brennstoffzelle (acidic polymer membrane fuel cell PEMFC). Diese Brennstoffzellentypen – obwohl sehr teuer – konnten wegen der hohen zulässigen Kosten in militärischen und Raumfahrtanwendungen erfolgreich eingesetzt werden. General Electric entwickelte 1963 das erste PEMFC-Aggregat für das Gemini-Programm. Für Apollo und Space Shuttle wurden AFCs von International Fuel Cells eingesetzt.

In den frühen 1970er Jahren begannen die Entwicklungsanstrengungen für die phosphorsaure Brennstoffzelle (phosphoric acid fuel cell PAFC) mit mittlerem Temperaturniveau, für die Hochtemperatur-Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (molten carbonate fuel cell MCFC) und für die Hochtemperatur-Festoxid-Brennstoffzelle (solid oxide fuel cell SOFC). Alle diese Entwicklungslinien wurden mit dem Ziel gestartet, große Kraftwerksanlagen von mehreren 100 MW zu realisieren, sind jedoch zwischenzeitlich durchweg auf die dezentrale Stromerzeugung bzw. auf die kundennahe Kraft-Wärme-Kopplung konzentriert. Ein erster Feldversuch mit etwa 40 erdgasbetriebenen PAFC-Aggregaten (ca. 40 kW_e) zur stationären Stromerzeugung erfolgte in den 80er Jahren in den USA.

Die Firma ONSI in den USA hat bereits weit mehr als 100 Aggregate seiner 200 kW_e PAFC an Kunden in aller Welt für den Testbetriebseinsatz geliefert. Die kommerzielle Einführung steht kurz bevor. Die MCFCs (ERC/MTU, Ansaldo, ECN, MC Power, IHI, Hitachi, MELCO, Tonen, etc.) und die SOFCs (Westinghouse, Siemens, Sulzer, Ceramatec, MHI, ECN, Statoil, etc.) werden gerade in den ersten Prototypversionen erprobt und in den nächsten Jahren in ersten Pilotprojekten unter realistischen Bedingungen eingesetzt werden. Die Kommerzialisierung beginnt zwischen 2000 und 2005.

Erst Ende der 70er, Anfang der 80er Jahre wurden mit Nachdruck begonnen, die PEMFCs zu entwickeln. Diese verstärkten Aktivitäten von Ballard (ab 1983), Siemens, H Power, International Fuel Cells und verschiedenen US-amerikanischen Universitäten und Forschungszentren, resultierten in deutlich verbesserten Membran-Elektrode-Einheiten. Dadurch konnten die spezifischen Massen- und Volumenleistungen deutlich erhöht werden. Dies wiederum befähigte verschiedenste Fahrzeughersteller (Ballard/New Flyer, Chrysler, Daimler-Benz, Ford, GM, Honda, MAN, Mazda, Neoplan, Nissan, PSA, Renault, Toyota, Volvo, VW) die PEMFC als ernsthafte Alternative zum Verbrennungsmotor in Betracht zu ziehen. Erste kommerzielle PEMFC-Systeme werden gegen das Jahr 2000 für stationäre Kleinanwendungen und gegen 2005 für mobile Anwendungen erwartet.

 

2. Funktionsweise der Brennstoffzelle

Die gegenwärtig genutzten thermodynamischen Maschinen (z.B. Gasturbinen, Verbrennungsmotoren) wandeln die im Kraftstoff enthaltene Energie über den Einsatz von thermischer und mechanischer Energie in elektrischen Strom um (indirekte Stromerzeugung). Die elektrochemische Stromerzeugung hingegen, wie sie in Brennstoffzellen stattfindet, wandelt die im Kraftstoff enthaltene Energie direkt in elektrische Energie um.

Man vergleicht die Wirkungsgrade thermodynamischer Kraftmaschinen mittels des Carnot-Prozesses [eta _C = 1 - T/T₀], welcher bei einer gegebenen Umgebungstemperatur bei steigenden Prozeßtemperaturen zu höheren Wirkungsgraden führt.

Der Wirkungsgrad von Brennstoffzellen hingegen wird mittels des reversiblen Zellwirkungsgrades verglichen [eta _FCrev = delta G/ delta H = (delta H - T · delta S)/delta H = 1 - T · delta S/delta H]. Für Methan ist der reversible Zellwirkungsgrad praktisch über die Temperatur konstant, wohingegen für Wasserstoff der reversible Zellwirkungsgrad mit steigender Temperatur fällt. Daher hängt der Brennstoffzellenwirkungsgrad mehr von der Kraftstoffart ab als bei thermodynamischen Maschinen.

Der Aufbau und die Funktionsweise einer Brennstoffzelle können am einfachsten am Beispiel der Polymer-Membran-Brennstoffzelle (PEMFC) erläutert werden.

Die Membran funktioniert als gebundener saurer Elektrolyt. Die Reaktanten Wasserstoff und Sauerstoff (aus der Luft) werden den beiden Elektroden kontinuierlich zugeführt. Wasserstoff diffundiert durch die poröse Anode zu der Dreifachphasengrenze bestehend aus katalytischer Oberfläche/ Elektrolyt/ Wasserstoff wo er in Protonen und Elektronen aufgespalten wird:

H₂ -> 2 H⁺ + 2 e^- (1)

Das Wasserstoffion (H⁺) passiert auf seinem weg zur Kathode die saure Polymermembran, welche stark protonenleitend ist. Zur selben Zeit fließen die Elektronen über einen äußeren Stromkreis zur Kathode. An der Dreiphasengrenze zwischen Kathode und Elektrolyt reagiert das Wasserstoffion zusammen mit den Elektronen aus dem äußeren Stromkreis und dem Sauerstoff, welcher durch die poröse Kathode diffundiert ist, zu Reinstwasser:

2 H⁺ + ½ O₂ + 2 e^- -> H₂O (2)

Das Reaktionswasser wird mit dem überschüssigen Luftstrom aus dem System abgeführt.

Die zwei Einzelreaktionen ergeben folgende Summenreaktion:

H₂ + ½ O₂ -> H₂O (3)

Aufgrund des Elektronenüberschusses an der Anode und des Elektronendefizits an der Kathode entwickelt sich zwischen den beiden Elektroden eine Potentialdifferenz. Eine Kurzschlußspannung von 1,1 V tritt auf. Wird ein Verbraucher in den Stromkreis eingeschaltet, fällt die Zellspannung auf etwa 0,7 V. Diese Spannung wird so lange aufrecht erhalten, wie Wasserstoff und Sauerstoff der Anode respektive der Kathode in ausreichenden Mengen zugeführt werden. Anders als bei Batterien verändern sich bei Brennstoffzellen die Eigenschaften der Elektroden über die Lebensdauer praktisch nicht oder zumindest nur in sehr geringem Umfang.

Die Schlüsselkomponente einer jeden (PEM-) Brennstoffzelle ist die Membran-Elektroden-Einheit (membrane-electrode-assembly MEA). Der Elektrolyt muß sowohl die beiden Reaktanten voneinander getrennt halten, um die beiden Partialreaktionen zu ermöglichen – die Oxidation und die Reduktion – als auch den Ionentransport zwischen den beiden Elektroden ermöglichen. Aus diesem Grund soll der Elektrolyt für Gase undurchlässig und für Ionen in höchstem Maße leitend sein. Laugen und Säuren sowie Feststoffe wie auch Verbundmaterialien mit sauren und alkalischen Eigenschaften sind geeignet.

Zur Herstellung von effizienten, leichten und langlebigen Brennstoffzellen ist ein profundes Wissen über Fluidmechanik, Katalyse, elektrochemische Prozesse wie sie an den Elektroden auftreten und Materialkenntnisse unverzichtbar. An den Elektroden erfolgt die Umsetzung der im Kraftstoff enthaltenen chemischen Energie in elektrischen Strom, d.h. der Massenfluß des Kraftstoffes wird in einen Fluß elektrischer Energie umgewandelt, welcher mit dem äußeren Stromkreis und dem Ionentransport durch den Elektrolyten verknüpft ist. Daher müssen die Elektroden für alle drei Reaktionspartner durchgängig sein, für Gasmoleküle, Ionen und Elektronen. Dies erfordert die Ausbildung einer Dreiphasenreaktionszone (Elektrolyt/ katalytische Oberfläche/ Eduktgas), welche für jede Brennstoffzellenelektrode charakteristisch ist. Um eine hohe Konversionsrate sicherzustellen, muß die Dreiphasenreaktionszone und damit die Elektrodenoberfläche so groß wie möglich sein. Zusätzlich ist eine Optimierung der Transportvorgänge der aktiven Reaktionspartner (Gasmoleküle, Ionen, Elektronen) sowie eine ausreichend hohe Reaktionsgeschwindigkeit in der elektrochemischen Grenzschicht von höchster Wichtigkeit. Die Reaktionsgeschwindigkeit in den Grenzschichten kann normalerweise nur durch katalytische Beschichtungen erhöht werden. Je niedriger die Betriebstemperatur einer Brennstoffzelle liegt, desto wichtiger ist die katalytische Beschleunigung des Reaktionsvorganges. Bei sauren Elektrolyten können bisher nur Edelmetalle wie Platin und Ruthenium als Katalysatormaterialien genutzt werden, da unedlere Materialien sich über die Zeit auflösen würden.

Um ein für technische Anwendungen akzeptables Spannungsniveau zu erreichen, müssen Einzelzellen (Zellspannung etwa 0,7 V) bestehend aus Kathode, Elektrolyt und Anode in Serie zusammengeschaltet werden. Zwischen diesen Einzelzellen müssen sogenannte Bipolarplatten eingebaut werden, in welchen die Gaszuführung zu den Elektroden und die Kontaktierung der Einzelzellen untereinander erfolgt. Normalerweise werden Einzelzellen und Bipolarplatten wie in einer Filterpressenanordnung aufeinandergestapelt und zwischen zwei Endplatten eingespannt. Solche Pakete nennt man dann ‚Brennstoffzellen-Stacks‘. Um die Reaktionswärme abführen zu können wird normalerweise eine bestimmte Anzahl von Kühlelementen in Plattenform in den Stack eingebaut. Eine optimierte Auslegung der Kühlwege ist erforderlich, um bei Stacks hoher Leistungsdichte thermischen Überlastungen (z.B. durch kurzzeitiges Verdampfen des Wassers) vorzubeugen und dadurch eine Schädigung der Membran zu vermeiden. Einige Stack-Designs erzielen die Kühlwirkung innerhalb jeder Bipolarplatte und benötigen keine zusätzlichen Kühlplatten. Drucklose Stack-Designs erreichen die Kühlung des Stacks oft nur über die zugeführte und im Überschuß am Stack teilweise vorbeigeführte Luft. Als Nachteil der Luftkühlung bei Atmosphärendruck stellt sich heute noch dar, daß eine weniger hohe spezifische Leistungsdichte im Vergleich zu bedrückten Stacks mit Flüssigkeitskühlung erreicht wird. Auch kann es beim Management des Feuchtigkeitshaushaltes Schwierigkeiten geben. Als Vorteil hingegen ist der einfachere Aufbau, der geringere Nebenenergiebedarf, die schnellen Ansprechzeiten und die gute direkte Kühlung zu nennen.

Die Gasversorgung wie auch die Abführung der Kühlflüssigkeit bei flüssigkeitsgekühlten Systemen erfolgt entweder durch die Endplatten (seriell, parallel oder mittels kaskadierter Medienzirkulation) oder direkt seitlich an jeder Einzelzelle (parallele Medienzirkulation). Bei allen Polymer-Membranen muß ein Austrocknen vermieden werden. Dies kann z.B. dadurch sichergestellt werden, daß man die Reaktionsluft befeuchtet, was aber eine eigene Befeuchtungseinheit erforderlich macht. Es gibt auch Membrane, welche es bis zu einem bestimmten Temperaturniveau (z.B. bis 70°C) zulassen, ohne Befeuchtung zu arbeiten. In diesen Fällen muß der Feuchtigkeitshaushalt durch eine geeignete Prozeßführung optimiert werden, um in Zeiten des energetischen Spitzenlastbedarfs ein Austrocknenen und damit ein Überhitzen zu vermeiden.

Prinzipiell können Brennstoffzellen alle flüssigen oxidierbaren Substanzen umwandeln. In der praktischen Umsetzung bestehen durchaus Unterschiede zwischen Kohlenwasserstoff und reinem Wasserstoff. Alle Brennstoffzellen können Wasserstoff in der vorab beschriebenen Weise direkt umwandeln. Brennstoffzellen, die Kohlenwasserstoff direkt elektrochemisch in Strom wandeln können sind noch immer im Laborstadium. Die Schwierigkeit bei der direkten Oxidation von Kohlenwasserstoffen hängt mit der schwierigen Oxidierbarkeit aufgrund der inerten chemischen Eigenschaften zusammen, welche entweder sehr große aktive katalytische Oberflächen erfordert (z.B. bei der Direktmethanolbrennstoffzelle - direct methanol fuel cell DMFC) oder sehr hohe Reaktionstemperaturen benötigt (MCFC: 650^oC, SOFC: 800^oC-1000^oC).

Dennoch können kohlenwasserstoffhaltige Kraftstoffe wie Methanol, Erdgas oder Synthesegas in heutigen Brennstoffzellen indirekt eingesetzt werden, und zwar indem diese zuerst in einem chemischen Reaktor (Wasserdampfreformer, autothermer Reformer oder partieller Oxidator) in ein wasserstoffreiches Synthesegas umgewandelt werden, welches dann in einer Reinigungsstufe zu reinem Wasserstoff aufbereitet werden muß. Die typischen Emissionen dieses Umwandlungsprozesses sind CO und CO₂. Im Falle von Niedertemperaturbrennstoffzellen verursachen bei der PEMFC zu hohe CO-Gehalte (i.e. > 10 ppm) eine Vergiftung des Platinkatalysators und CO muß daher auf unter 10 ppm begrenzt werden und bei der AFC muß der Eintrag von CO₂ in den Elektrolytkreislauf unbedingt vermieden werden durch vorheriges Extrahieren des CO₂. Bei der Mitteltemperaturbrennstoffzelle (PAFC) hingegen ist durch die höhere Betriebstemperatur das Adsorptions-/ Desorptions-Gleichgewicht in Richtung Desorption verschoben, was höhere CO-Gehalte als bei der PEMFC erlaubt, und zwar bis zu einigen Prozent.

Die spezifischen Leistungsgewichte von 1 kg/kW_e für ein PEM-Brennstoffzellenstack und die drastisch reduzierten Platinbelegungen der Elektroden von bis zu < 0,2 g/kW_e lassen es zunehmend wahrscheinlicher erscheinen, daß sich PEMFC-Stacks für unter 50 US$/kW_e in der Großserie produzieren lassen.

 

3. Typen von Brennstoffzellen und ihre Anwendungen

Gewöhnlich werden die verschiedenen Brennstoffzellentypen nach ihrer Betriebstemperatur unterschieden, nämlich in Niedertempartur-, Mitteltemperatur- und Hochtemperaturbrennstoffzellen. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die gegenwärtig in Entwicklung bzw. Kommerzialisierung befindlichen Brennstoffzellentechnologien. Die wahrscheinlichsten Anwendungsfelder für die verschiedenen Brennstoffzellenkonzepte sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

 

4. Wichtige Entwicklungs- und Demonstrationsprojekte weltweit

In der zurückliegenden Dekade sind auf beinahe allen Gebieten der Brennstoffzellentechnologie weltweit verstärkte Entwicklungsanstrengungen aufgenommen wurden. Schwerpunktmäßig konzentrieren sich diese Entwicklungsanstrengungen auf Polymermembran-Brennstoffzellen (PEMFC), auf Festoxidbrennstoffzellen (SOFC) sowie auf Schmelzkarbonatbrennstoffzellen (MCFC) und sind in Kanada, den USA, Japan, Deutschland und Italien angesiedelt. Wegen ihrer guten Eignung für den mobilen Einsatz, wegen ihres Massenfertigungspotentials sowie wegen ihrer Eignung auch für die kleine dezentrale Stromerzeugung scheint der PEMFC die größte Aufmerksamkeit geschenkt zu werden. Der SOFC wird für stationäre Anwendungen in dezentralen Kleinkraftwerken (einige kW bis zu einigen MW) eine große Zukunft wegen ihres hohen Wirkungsgrades insbesondere in GuD-Anwendungen (SOFC mit nachgeschalteter GuD-Anwendung) prophezeit.

Demonstrationsaktivitäten stationärer Anwendungen konzentrierten sich in den letzten 5 Jahren insbesondere auf die PAFC von ONSI mit 200 kW_e elektrischer Leistung. Erste SOFC-Prototypen mit bis zu 100 kW_e von Sulzer Hexis und Westinghouse werden ebenfalls seit einigen Jahren erprobt. In den letzten drei Jahren bereiten sich verschiedene Firmen (insbesondere H Power, PlugPower, Analytic Power, DeNora, Ballard Power Systems und IFC) mit ersten Prototypen auf den Einsatz der PEMFC insbesondere für den häuslichen und gewerblichen Einsatz mit Aggregaten in der 1-3,5 kW_e-bis zur 250 kW_e-Klasse vor. Zugunsten der mobilen Anwendungen der PEMFC soll hier auf eine detaillierte Beschreibung stationärer Vorhaben verzichtet werden. Zur Übersicht wird auf [2] verwiesen.

Mobile Entwicklungs- und Demonstrationsprojekte konzentrieren sich bis auf ganz wenige Ausnahmen auf den Einsatz der PEMFC, in direkter brennstoffzellenelektrischer Kopplung bzw. via Kopplung in Hybridantrieben mit Batterie, Flywheel (Rotationsspeicher) oder Supercaps (Superkondensator). Folgende Demonstrationsvorhaben seien hier ohne Anspruch auf Vollständigkeit genannt:

Ballard Power Systems, Inc.

Entwicklung und Erprobung von Brennstoffzellenstadtbussen mit PEMFC-Antrieb von 205 kW_e Antriebsleistung auf der Basis des New-Flyer Modells 40 LF mit Druckwasserstoffspeicherung unter 25 MPa in Carbon-Kompositmaterialtanks für eine Reichweite von mindestens 400 km. Jeweils 3 Prototypen sind seit 1997 bzw. 1998 in Chicago und Vancouver in einer zweijährigen Erprobung im öffentlichen Linienverkehr.

Coval H2 Partners

Klein-Verteillastwagen mit Batterieantrieb und 6,5 kW_e PEMFC von DeNora als Range-Extender. Eine 6 V Bleibatterie erlaubt dem 2,3 t Fahrzeug über einen 85 PS Elektromotor eine Reichweite von 65 km, welche durch 2 Druckwasserstofflaschen (1 kg H₂) verdoppelt werden kann. Die PEMFC wird bei 2 bar Druck betrieben und hat die Maße 30 cm x 20 cm x 600 cm.

Daimler-Benz

Im Jahre 1997 wurde ein Prototyp des NEBUS-Brennstoffzellenbusses vorgestellt. Es handelt sich um einen 12 m Niederflurstadtbus mit 8 Ballard-PEMFC-Stacks von je 30 kW_e Bruttoleistung, welche dem Bus eine Antriebsleistung von nahezu 200 kW_e verleihen. Der Wasserstoff für mindestens 250 km Reichweite wird unter einem Druck von 30 MPa in 7 Aramidfaser-verstärkten Composittanks mitgeführt.

Bis 2001 sollen weitere 27 Exemplare gebaut und bei strategischen Kunden erprobt werden. Zwischen 2001 und 2003 sollen weitere 120 NEBUSSE folgen. Ab 2004 ist mit der Serieneinführung zu rechnen.

Daimler-Benz Necar II

Im Jahre 1996 stellte Daimler-Benz den Prototyp eines Minivans (Viano) für 6 Passagiere mit direktem PEMFC-elektrischen Antrieb vor. Zwei Ballard PEMFC-Stacks von je 25 kW_e Bruttoleistung verleihen dem Fahrzeug mittels eines Dreiphasen-AC-Motors von 33 kW_e und eines Zweistufenautomatgetriebes eine Höchstgeschwindigkeit von 110 km/h. Der in einem Aramidfaser-verstärkten Drucktank von 30 MPa mitgeführte Wasserstoff erlaubt eine Reichweite von mindestens 250 km.

Daimler-Benz A-Model

Im Jahre 1997 stellte Daimler-Benz den Prototyp eines zweisitzigen Mikro-Kompaktwagens der A-Klasse mit direktem PEMFC-elektrischen Antrieb (2 Ballard PEMFC-Stacks von je 25 kW_e Bruttoleistung) vor (NECAR III). Das spezifische PEMFC-Systemgewicht liegt bei 6 kg/ kW_e (bei 180-280 V). Der Wasserstoff wird an Bord mittels eines kompakten Wasserdampfreformers aus flüssigem Methanol erzeugt und verleiht dem Fahrzeug eine Reichweite von ca. 500 km. Der nächste Prototyp (NECAR IV) wird ein fünfsitziges Fahrzeug mit direkter Wasserstoffspeicherung (LH₂) an Bord. Der nächste Methanol-Prototyp (NECAR V) wird nach Verkleinerung der Reformereinheit wie das konventionelle A-Modell ein Fünfsitzer. Die Serienproduktion ist in zigtausend Einheiten ab 2004 geplant.

Energy Partners, Inc., "Gator"

Zweisitziger Servicefahrzeugprototyp (Gewicht: 600 kg, Nutzlast 544 kg) von 1996 basierend auf einem John Deere Chassis mit einem PEM-Brennstoffzellenantriebssystem von 10 kW_e Bruttoleistung ausgestattet mit einer Membran-Elektroden-Einheit von W.L. Gore. Antrieb mittels Elektromotor von 8 kW_e bei 48 VDC mit einer Höchstgeschwindigkeit von 24 km/h. Druckwasserstoffspeicherung von 22,7 Nm³ bei 20 MPa für eine Reichweite ca. 125 km.

Energy Partners, Inc., "Genesis"

Achtsitziger Prototyp eines Personentransportfahrzeugs (Gewicht: 680 kg, Nutzlast: 1133 kg) von 1995 basierend auf einem golf cart Chassis von E-Z-Go mit PEM-Brennstoffzellenantriebssystem von 7.5 kW_e Bruttoleistung. Antrieb mittels eines Elektromotors von 7 kW_e bei 48 VDC für eine Höchstgeschwindigkeit von ca. 24 km/h. Kraftstoffspeicherung durch Druckwasserstoff von 7 Nm³ bei 20 MPa sowie Drucksauerstoffspeicherung bei 20 MPa für eine Reichweite etwa 72 km. Die Varianten Genesis II und Genesis III mit 20 kW_e bzw. 50 kW_e sind für die Zukunft geplant

Energy Partners, Inc., "Green Car"

Zweisitziger Sportwagenprototyp in Leichtbauweise (Gewicht: 1360 kg) von 1993, basierend auf einem Chassis von Consulier. PEM-Brennstoffzellenantriebssystem in Hybridauslegung mit einer Bruttoleistung von 15 kW_e aus drei PEM-BZ-Stacks. Bürstenloser Elektroantriebsmotor von 25,5 kW_e für eine Höchstgeschwindigkeit ca. 96 km/h. Druckwasserstoffspeicherung von 11,7 Nm³ bei 20 MPa für eine Reichweite von rund 95 km.

Ford

Ein Leichtbaufahrzeug mit ca. 900 kg Gewicht (Partner: Alcan Aluminium) mit einem PEM-Brennstoffzellen einer Leistung von 60-65 kW_e (Partner: International Fuel Cells Corp., Mechanical Technology, Ballard Power Systems, Inc.) soll in drei Prototypen in den Jahren 1997 und 1998 realisiert werden und der Öffentlichkeit Ende 1998/ Anfang 1999 präsentiert werden.

Die Kraftstoffspeicherung erfolgt entweder mittels Druckwasserstoff in Carbonfaserkompositmaterialtanks bei 34,5 MPa oder mittels Flüssigwassersoffspeicherung von mindestens 3,58 kg H₂. Die Reichweite bei Erfüllung der PNGV-Anforderungen von 2,9 l-BE/100km soll bei ca. 600 km liegen (ansonsten nur 465 km; bei minimiertem cw-Wert von 0,2 sogar ca. 700 km). [Seit Ende 1997 ist die Ford Motor Co., Dearborn, USA, Entwicklungspartner von Daimler-Benz AG, Stuttgart, in der Kommerzialisierung des Brennstoffzellenantriebs für PKWs - zusammen mit Ballard Power Systems Inc., Burnaby, British Columbia, Canada und kümmert sich in der gemeinsamen Firma Ecostar schwerpunktmäßig um den Elektroantrieb.]

GM/ Opel

General Motors stellte im September 1998 einen 1850 kg schweren, fahrfähigen Experimentalprototypen eines Zafira Micro-Vans mit PEM-Brennstoffzelle, Hybridantrieb mit NiMH-Batterie von Ovonics (für Spitzenlast und Bremsenergierückspeisung) und Methanolreformierung an Bord vor. Der Antrieb erfolgt über die Vorderräder durch einen 50 kW_e Induktionsmotor basierend auf dem GM EV1 Elektrofahrzeug mit einer Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h. An Bord werden 54 l Methanol und 20 l Wasser mitgeführt. Die Kommerzialisierung ist für das Jahr 2004 angedacht.

Georgetown University/ H Power

In den USA seit 1994 Piloterprobung von drei 9 m Midi-Stadtbussen mit Hybridantriebskonzept bestehend aus einer 55 kW_e Fuji-Brennstoffzelle und einer NiCd-Batterie für Spitzenlastbedarfsdeckung für mindestens 300 km Reichweite. Bezuschussung durch das US-DoE.

H Power Corp.

Entwicklung und Erstellung von zwei Midi-Stadtbussen mit Hybridantrieb aus Batteriespeicher und PEMFC von H Power. Ein erster Prototyp nutzt die PEMFC von ca. 15 kW_e als Range-Extender und wird mit Druckwasserstoff betankt. Der zweite Prototyp mit einer PEMFC von ca. 50 kW_e wird mit Wasserstoff betrieben, der an Bord mittels eines Partialoxidators von HBT aus Diesel erzeugt wird. Der Bus soll in 1999 in Sacramento, Kalifornien, demonstriert werden.

Honda

Honda arbeitet an einem PEMFCEV (Fahrzeug mit PEM Brennstoffzelle), welches im Jahr 2003 in Serie gehen soll. Es wird vermutet, daß Honda über eine eigene PEMFC-Technik verfügt. Die Speicherung des Kraftstoffs kann in Metallhydriden oder in Form von Methanol erfolgen (genaue Informationen liegen dem Author nicht vor).

International Fuel Cells [IFC]

In einem Zeitraum von etwa 10 Jahren hat IFC ein PEMFC-System von etwa 50 kW_e entwickelt, welches drucklos arbeitet, daher auf einen Kompressor verzichten kann und somit über einen vereinfachten Aufbau verfügt. Das System, welches mit reinem Wasserstoff arbeitet, wiegt rund 135 kg und hat ein Volumen von ca. 240 l. Im Herbst 1997 wurde das System von IFC und dem USDoE der Öffentlichkeit präsentiert. In einem weiteren Entwicklungsvorhaben gefördert durch das DoE wird IFC in den nächsten Jahren ein 50 kW_e-Antriebssystem für PKWs entwickeln, welches einen Multifuel-Reformer besitzt und mit verschiedenen kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoffen betrieben werden kann.

Magnet-Motor GmbH

Massenproduzierbare (< 200 DM/kW-Stack), drucklose PEMFC für den Fahrzeugantrieb ist seit 1995 in Entwicklung. Ein 1,4 kW_e PEMFC-Stack ist in Erprobung, ein ca. 50 kW_e PEMFC-Stack für automobile Anwendungen in Entwicklung. Ohne Kühlsystem belaufen sich die spezifischen Parameter des Stacks auf 3,5 kg/kW_e und 3 l/kW_e. MM hält das Patent für eine innovative Membran/ Elektroden-Einheit, welche erstens deutliche Preisreduktionen erlauben wird und zweitens eine teilbefeuchteten Betrieb der PEM erlaubt. Das Aggregat soll sich zu einem System mit sehr einfacher und kostengünstiger Peripherie integrieren lassen.

MM plant bis im ersten Halbjahr 1999 die Realisierung eines Neoplan N 4114 Niederflurbusses mit 60 kW_e PEMFC eigener Herstellung kombiniert mit einem magnetdynamischen Speicher (MDS) zu einem Hybridantriebssystem. Wasserstoff soll unter 25 MPa Druck gespeichert werden.

MAN

Zwischen 1996 und 2000 Entwicklung, Bau und Erprobung eines MAN-Niederflur-PEMFC-Stadtbusses mit finanzieller Unterstützung des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Verkehr und Technologie. 4 Siemens PEMFC-Stacks von je 30 kW_e Nettoleistung treiben den Bus direkt über zwei zentrale Elektromotoren an. Der Wasserstoff wird unter einem Druck von 25 MPa in 9 Carbon-Compositematerialtanks mitgeführt und soll eine Reichweite von mindestens 250 km erlauben. Die Demonstration im öffentlichen Personenverkehr soll in Bayern im Jahre 2000 erfolgen.

Zwischen 1998 und 2000 Entwicklung, Bau und Betrieb eines Niederflur-PEMFC-Stadtbusses mit Brennstoffzelle von DeNora, LH₂-Speicherung von Messer, PEMFC-Systemintegration durch Air Liquide und Förderung im Rahmen des EU-Thermie-Programmes. Der Bus soll im Jahr 2000 in Berlin, Lissabon und Kopenhagen demonstriert werden.

Mazda

Mazda stellte Ende 1997 den Demio Brennstoffzellen-Van als reines, nicht zur Kommerzialisierung vorgesehenes Prototypfahrzeug vor. Eine 20 kW_e PEM-Brennstoffzellensystem (4x5 kW_e) [380x220x220 mm je Stack] zusammen mit einem Hochleistungskondensator als Pufferspeicher für Leistungsspitzen und Bremsenergierückspeisung sowie einem Elektromotor mit 40 kW_e Höchstleistung stellen das Antriebssystem dar. Ein Metallhydridspeicher für 15 Nm³ soll ausreichend für ca. 170 km Reichweite sein. Die Höchstgeschwindigkeit soll rund 90 km/h erreichen.

Mitsubishi

Mitsubishi Motors Corp. Und Mitsubishi Heavy Industries Ltd. entwickeln gemeinsam PEM-Brennstoffzellen-Fahrzeuge und wollen im Jahr 2005 ein serienreifes Fahrzeug präsentieren können.

Neoplan

Neoplan entwickelt einen Carbonfaserbus Typ N 8008 mit PEMFC von DeNora mit einer NiMH-Batterie integriert zu einem Antriebssystem vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der IHR Industrie Technik. Es kann angenommen werden, daß die PEMFC so ausgelegt wird, daß die Fahrwiderstände ausgeglichen werden (also ca. 35-50 kW_e). Der Spitzenlastbedarf wird dann aus der Batterie abgedeckt. Der Bus soll Ende 1998/ Anfang 1999 den Testbetrieb absolvieren und ab Mitte 1999 in Oberstdorf im Linienbetrieb eingesetzt werden.

Nissan

Nissan arbeitet an einem PEMFCEV (Fahrzeug mit PEM Brennstoffzelle) mit Methanol-Onboard-Reformer und Lithium-Ionen-Batterie , welches vermutlich zwischen 2003 und 2005 serienreif sein soll. Es wird vermutet, daß auch Nissan neben der Erprobung von Ballard-PEMFC-Technik auch an einer eigenen Technik arbeitet.

PSA Peugeot Van

Entwicklung, Bau und Erprobung eines fünfsitzigen Minivans mit einem DeNora-PEMFC-Stacks von insgesamt 30 kW_e Bruttoleistung sowie einer Spitzenlastbatterie. Der Wasserstoff für etwa 300 km Reichweite wird in Composite-Material-Hochdrucktanks mit metallischem Liner von CEA unter 70 MPa Druck an Bord mitgeführt. Die Präsentation ist für 1999 geplant. Das Vorhaben (HYDRO-GEN) wird im EU-Joule-Programm gefördert.

Plug Power, Automotive

Im Oktober 1997 präsentierte PlugPower zusammen mit dem US DoE, Arthur D. Little und dem Los Alamos Natl. Laboratory das erste Brennstoffzellensystem (ca. 1 kW_e), welches mittels eines partiellen Oxidators aus Benzin Strom erzeugen kann.

Renault Laguna Break

Die Präsentation eines zweisitzigen PEMFC-Laguna Prototyps mit 3 DeNora PEMFC-Stacks mit einer Bruttoleistung von insgesamt 30 kW_e und einer NiMH-Batterie (3,2 kWh, 30 kW_e Spitzenleistung) für Spitzenlastabdeckung erfolgte im Sommer 1997. Die Kraftstoffspeicherung für 500 km Reichweite erfolgt mittels Flüssigwasserstoff (Kraftstoffwirkungsgrad bezogen auf Vortrieb mindestens 37% im MVEG-Zyklus). Die Serienfertigung eines PEMFC-Fahrzeugs wird bei Renault ab dem Jahr 2010 für möglich gehalten. Das Vorhaben wurde im EU-Joule-Programm gefördert.

Southeastern Technology Center and Westinghouse Savannah River Company

Das nachfolgend dargestellte Konsortium will auf der Basis bisheriger Erkenntnisse eines Busses mit wasserstoffbetriebenem Verbrennungsmotor eine Durchführbarkeitsuntersuchung für ein industrielles Brennstoffzellenfahrzeug erarbeiten (Industrial Fuel Cell Vehicle Feasibility Study). Das Konsortium setzt sich aus folgenden Partnern mit den genannten Aufgabengebieten zusammen:

U.S. Department of Energy: Bezuschussung der Studienkosten), Energy Partners: Proton Exchange Membrane fuel cell subsystem (PEMFC-Teilsystem), Astris Energi: Alkaline fuel cell subsystem (Alkalisches Brennstoffzellen-Teilsystem), Teledyne Brown: Wasserstoff-Erzeuger und H2-Betankungsteilsystem, Westinghouse Savannah River Co.: Anbord-Wasserstoffspeichersystem auf Metallhydridbasis, University of South Carolina, Center for Electrochemical Engineering: System Engineering, Southeastern Technology Center: Project Management.

Toyota RAV4L V [1996]

Fun Vehicle mit Toyota-PEM-Brennstoffzellenantriebssystem von 20 kW_e Bruttoleistung, 120 kg Gewicht und 60% Stackwirkungsgrad sowie Batteriesystem zur Bremsenergierückspeisung und zur Spitzenlastabdeckung. Der Frontantrieb erfolgt durch einen synchronen Elektromotor mit Permanentmagneten von 45 kW_e und einem max. Drehmoment von 165 Nm. Die Speicherung von 2 kg H₂ erfolgt in einem Metallhydridspeicher von 100 kg Gewicht und erlaubt eine Reichweite ca. 250 km. Der fünfsitzige Prototyp mit einer Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h wurde im Herbst 1996 in Japan vorgestellt

Toyota RAV4L V [1997]

Dieser zweite Prototyp verfügt über ein selbstentwickeltes PEM-Brennstoffzellenantriebssystem von 25 kW_e Bruttoleistung, 120 kg Gewicht und 60% Stackwirkungsgrad. Ein Ni-MH-Batteriesystem (288 V) dient zur Bremsenergierückspeisung und zur Spitzenlastabdeckung. Die Kraft wird über einen Frontantrieb durch einen synchronen Elektromotor mit Permanentmagneten von 50 kW_e mit einem max. Drehoment von 190 Nm auf die Straße gebracht. Der Kraftstoff wird in einem Methanoltank gespeichert und in einer 0,6 m langen und 0,3 m dicken Einheit zur Methanol-Verdampfung, -Reformierung, CO-Oxidation und Gasreinigung an Bord integriert. Die Reichweite liegt bei ca. 250 km.

Volkswagen

Bis zum Jahr 2000 ist ein fahrfertiger Golf-Variant mit PEMFC und einer Einheit zur autothermen Reformierung von Methanol geplant.

ZEVCO Ltd.

Prototyp eines englischen Taxis mit Hybridantrieb bestehend aus einer NiMH-Batterie von 220 Ah bei 300 V und einer alkalischen Brennstoffzelle (AFC) von gegenwärtig 5 kW_e (künftig im gleichen Volumen 10 kW_e), welche zusammen eine Antriebsleistung von bis zu 45 kW_e ermöglichen. Der Wasserstoff wird gegenwärtig in einem Drucktank gespeichert, soll aber künftig in einem Tank mit aktiviertem Kohlenstoff von SEP gespeichert werden. ZEVCO arbeitet ferner an AFC-Antrieben für Gepäckkarren (TUG Corp.), Gabelstapler (Still), 12 m Stadtbusse (Robert Wright and Company), Midi-Busse (Pontichelli), Stadtbahnen (Parry People Movers Ltd.), Postauslieferfahrzeuge (Pasquali) und städtisches Kleinstlieferfahrzeug (Subaru Cityvan).

 

5. Einordnung der Entwicklungs- und Kommerzialisierungsanstrengungen im Bereich Brennstoffzellen für stationäre und mobile Anwendungen

Die weltweiten Anstrengungen zur Entwicklung von Brennstoffzellen haben in den letzten drei Jahren enorm an Dynamik und Kraft zugelegt. In den USA und Kanada befassen sich etwa 50 Firmen und Forschungsorganisationen allein mit der Entwicklung und Kommerzialisierung der PEM-Brennstoffzelle. Firmen, die vor weniger als einem halben Jahrzehnt noch nicht gegründet waren (z.B. Plug Power), haben heute Großkonzerne als Vertriebspartner (z.B. GE Power Systems für Plug Power). Das bekannteste Beispiel ist ein ehemaliges Start-up Unternehmen aus Kanada, welches vor etwas mehr als einem Jahrzehnt gegründet wurde und heute Joint Venture Partner von DaimlerChrysler und Ford (im mobilen Bereich) und von GEC Alstom (bei stationären Anwendungen) ist: die Firma Ballard Power Systems.

Der Grund für diese Entwicklung liegt in den physikalischen Eigenschaften der Brennstoffzelle begründet, insbesondere der Membranbrennstoffzelle (PEMFC). Wie alle Brennstoffzellen unterliegt sie nicht dem Carnot-Prozeß. Sie ist eine Technik, welche ihre Leistung durch eine additive Vergrößerung der Reaktionsfläche steigert und nicht durch die dreidimensionale Vergrößerung des Reaktionsvolumens wie thermodynamische Maschinen. Kleine BZ-Aggregate können damit vergleichbar hohe Wirkungsgrade erreichen wie größere Einheiten. Die PEMFC arbeitet ferner bei niederen Temperaturen und mit fixiertem Elektrolyten. Die PEMFC zeichnet sich damit durch eine einfache Prozeßführung mit schnellsten Anlauf- und Hochlauffähigkeiten aus. Sie ist damit die ideale Technik für den automobilen Einsatz. Ebenso ist sie für den dezentralen stationären Einsatz in kleinsten Einheiten in der Hausenergieversorgung zur Erzeugung von Strom und Wärme geeignet.

Die Brennstoffzellenentwickler versuchen weltweit mit großem Aufwand die von der Automobilindustrie geforderten spezifischen Zielkosten für PEMFC-Systemen von max. 100-200 DM / kW_e zu erreichen. Unter Experten gilt es unterdessen als ausgemacht, daß der elektrochemische Teil des Systems, das Stack, in der Massenproduktion ausreichend kostengünstig gefertigt werden kann. Ob dies auch für die Peripherie (Verdichter, Befeuchtung, evtl. Reformer und Gasreinigung, Inverter, Elektromotor, Kühlung, etc.) gelingen wird, müssen die nächsten Jahre zeigen. Lassen sich die Zielkosten für den automobilen Einsatz erreichen, dann steht das kostengünstigste Energiewandlungssystem aller Zeiten für stationären Einsatz bereit. Selbst wenn das Aggregat wegen der längeren erforderlichen Lebensdauer etwas teurer als im Fahrzeug werden würde (mobil: 5.000 h – max. 8.000 h Lebensdauer, stationär: ca. 40.000 h Lebensdauer), wird es aller Wahrscheinlichkeit nach günstiger als jede andere vergleichbare Energiewandlungstechnik (z.B. Gasturbine) angeboten werden können. Die PEMFC ist jedoch inhärent sauberer, leiser und effizienter als die Gasturbine.

Konsequenz einer solchen Entwicklung wäre eine tiefgreifende Umstrukturierung des Marktes für Strom- und Wärmeerzeugung, insbesondere im häuslichen Bereich und im Gewerbe. Im mobilen Bereich lassen sich Null-Emissions-Fahrzeuge mit höchstem Wirkungsgrad realisieren, welche in Ballungsräumen zu einer deutlichen Senkung der Schadstoffbelastung führen und dabei über die gesamte Energiebereitstellungskette auch CO₂-Emissionen reduzieren helfen. Die besondere Attraktivität der PEMFC, welche Wasserstoff direkt umwandelt besteht darin, daß sie eine flexible Einführung erneuerbarer Energien mittels des Energieträgers Wasserstoff erst ermöglicht. Mit Abstrichen am Wirkungsgrad können als Energieträger auch Methanol oder Synfuels zum Einsatz kommen.

 

6. Literatur

/1/ Konstantin Ledjeff, Brennstoffzellen - Entwicklung, Technologie, Anwendung; Verlag C.F. Müller, Heidelberg, 1995

/2/ B. Büttner, T. Foellmer, S. Diehle, Brennstoffzellen im Vergleich, BWK Bd. 50 (1998) Nr. 3, März

/3/ C. Tauber, Zukünftiger Brennstoffzelleneinsatz aus Sicht eines überregionalen Energieversorgungsunternehmens, PressenElektra AG, VDEW-Infotag "Brennstoffzellen - eine Option für die zukünftige Stromversorgung ?", Frankfurt, 23. Okt. 1996

/4/ R. Heuser, Brennstoffzellen - Grundlagen, Entwicklungsstand, Identifizierung geeigneter Systeme für Traktionsanwendungen, Diplomarbeit an der Fachhochschule für Technik Mannheim, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH, Ottobrunn, Juli 1995

/5/ U. Bünger und W. Weindorf, Verfahren zur Reinigung von Wasserstoff aus der Erdgasdampfreformierung für den Einsatz in Brennstoffzellen, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik, Ottobrunn, Brennstoff-Wärme-Kraft, Bd. 49 (1997), Nr. 7/8

/6/ R. Wurster et al., Feasibility Study on Fuel Cell Propulsion for Urban City Buses and Delivery Trucks, (publication together with DASA, ESTW, Linde, MAN, Magnet-Motor, Neoplan, Siemens and SWB), Hydrogen Energy Progress XI, Vol. 2, pp. 1707, Stuttgart, June 23-28, 1996

/7/ Dr. P. Niebauer, J. Schindler, V.Schurig, R. Wurster, Fortschrittliche Antriebskonzepte für Stadtbusse und Verteilerfahrzeuge mit niedrigsten Emissionen; Stufe I, Verkehr und Technik 1996, Heft 9 - pp. 437 und Heft 10 - pp. 485

/8/ A. Bahbout a. R. Wurster, Hydrogen as Automotive Fuel: the Bridge to CO₂-free Transportation, Letter to the Editor, The IPTS Report N°. 05, June 1996, Sevilla

/9/ Ó LBST, Hydrogen in the energy sector, section "Knowledge", sub-section "Hydrogen Technology", in http:// www.HyWeb.de, Ottobrunn, 1998

/10/ R. Wurster, M. Altmann, D. Sillat, H. J. Drewitz, K. W. Kalk, Ch. Gruber, A. Hammerschmidt, W. Stühler, E. Holl, Fuel Cell Propulsion for Urban Duty Vehicles - Bavarian Fuel Cell Bus Project, Hydrogen Energy Progress XII, Vol. 1, pp. 3, Buenos Aires, June 21-26, 1998

/11/ M. Waidhas, F. de Bruijn, G. Scherer, Second Generation SPFC: Development of Commercially Viable Stacks, EVS-15 EU R&D Day, Brussels, Sept. 30, 1998

/12/ J.P. Lisse, PSA, HYDRO-GEN Project – Second generation PEM Fuel Cell working with hydrogen stored at high pressure, EVS-15 EU R&D Day, Brussels, Sept. 30, 1998

/13/ U. Bünger, E. Kraus, Th. Schmalschläger, Public Demonstration of PEM Fuel Cells as Miniature Household Co-Generation Plants in Munich, Hypothesis II, 18-22 August, 1997, Grimstad, Norway

/14/ C. Tauber und R. Jablonski, Brennstoffzellen aus Sicht eines überregionalen EVU, Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 48 Jhg. (1998) Heft 1/2

 

 

 

7. Tabellen

Tabelle 1: Brennstoffzellentypen

Tabelle 2: Mögliche Anwendungsfelder der Brennstoffzellentypen

8. Abbildungen

Abbildung 1: 50 kW_e PEMFC automobiles Antriebsaggregat [International Fuel Cells]

Abbildung 2: 120 kW_e PEMFC Stadtbus von MAN Nutzfahrzeuge, Siemens und Linde

Abbildung 3: 10 kW_e,netto PEMFC für Gabelstapler von Siemens KWU und PEMFC-Funktionsschema

Abbildung 4: Fahrprofilbezogene Wirkungsgradvorteile PEM-Brennstoffzelle im Vergleich zu Verbrennungsmotor [Quelle: Daimler Benz AG]