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Förderkennzeichen:01RD1105A
CLIENTRUSSLAND–VERBUNDPROJEKT:
AB‐INITIOENTWICKLUNGNEUERKATHODENMATERIALIEN
(N‐KATH)
ZIELDESPROJEKTES
DieLeistungsfähigkeitderSOFC‐ZellenistdurchdieKinetikderelektrochemischenProzessean
denElektrodenbegrenzt.IhrAnteilamgesamtenZell‐Widerstand(ASR)istdominierend,neben
den(äußeren)WiderständenderKontaktierung.InsbesonderederÜbergangderSauerstoff‐
IonenanderGrenzflächezwischenKathodeundElektrolytistinseinerWirkungsweisenoch
nichtvölligverstanden,stelltabereinenwesentlichenAnteilamGesamt‐ASRdar.Diesersoll
durchOptimierungderMaterialien,hierdesKathodenmaterialsverringertwerden.Perovskite
stellenz.Zt.denHauptanteilder
Kathodenmaterialien,diekommerziellund
prä‐kommerziellzumEinsatzkommen.Umzu
DurchbrücheninderSOFC‐Technologie
bezüglichLebensdauerundLeistungsfähigkeit
beiniedrigenTemperaturenzukommen,
werdenvölligneueAnsätzebeiden
Materialiengesucht.
BESONDERHEITIMVERGLEICHZUM
STANDDERTECHNIK
IndiesemProjektwirddazuvontheoretischenÜberlegungenausgegangen,indenen
MaterialienundKristalle‚konstruiert/designt’werden.MitdenAnsätzenderMoscowState
University(MSU)istesmöglich,PerovskitegezieltaufspezifischeEigenschaftenhinzu
entwickeln.DieSynthesedieserMaterialienerfolgtamBoreskovInstituteofCatalysis(BIC),das
einesderrenommiertestenrussischenInstituteinderKatalyseforschungund
Materialentwicklungist.MitdemBIChatJÜLICHbereitsinEU‐Projektenzusammengearbeitet
(u.a.inSOFC600).
DiebereitgestelltenPulversolleninJÜLICHaufvonH.C.StarckhergestelltenSOFC‐Halbzellen
(AnodeundElektrolyt)alsKathodeaufgebrachtwerdenundimButton‐Cell‐Versuch(wenige
QuadratzentimetergroßeZellen)evaluiertundvalidiertwerden.
EinedirekteVerwertungderErgebnisseistüberdiekommerziellenAktivitätenvonH.C.Starck
alsSOFC‐Zellen‐Lieferantfür(u.a.)CFCLundinderKooperationmitKerafolmöglich.
DieBrennstoffzellen‐TechnologieentwickeltsichzunehmendzueinerReife,dieden
MarkteintrittinerstenNischenmärktenmöglichmacht,soweitdieKostenrealistischgesenkt
werdenkönnen.Hochtemperatur‐Brennstoffzellen,insbesonderedieFestoxid‐Brennstoffzelle,
SOFC,habendabeieinhohesKostensenkungspotential,dasie,andersalsdieNiedertemperatur‐
Brennstoffzellen,nichtaufEdelmetall‐Katalysatorenangewiesensind.
Förderkennzeichen:01RD1105A
KONKRETERBEITRAGZURNACHHALTIGKEIT,
ENERGIEEFFIZIENZUNDZUMKLIMASCHUTZ
AlsweiterenVorteilgegenüberder
Niedertemperaturbrennstoffzellekönnensie
Kohlenstoff‐verbindungenwieKohlenmonoxid
(CO)undMethan(CH4)direktinternumsetzen,
ohneGasaufbereitung.DamitsindSOFCfür
ErdgasanwendungenunddenEinsatzmitBiogas,
Klärgas,Grubengas,Deponiegasetc.ausgezeichnet
geeignet.WeitereBrennstoffewieDiesel,Ethanol,
Methanoletc.könnennacheinemReformierungsprozessohneGasaufbereitunggenutztwerden;
ÄhnlichesgiltfürSynthesegaseausderVergasungvonKohleoderBiomasse.SelbstAmmoniak
kannalsBrenngasdienen.DieSOFC‐TechnologiekanndaherfürdiewirtschaftlicheEntwicklung
(geringeAbhängigkeitvonEnergieimporten)unddieKlimaschutzzieleeineerheblicheRelevanz
entwickeln.
ANWENDUNGUNDRELEVANZDESERGEBNISSESIMALLTAG
DieErgebnissedesProjekteshelfendurchErhöhungderEffizienzRessourcenanMaterialienfür
dieHerstellungderBrennstoffzellenundStackseinsparen,somitKostenmindernundtragen
dochingleicherWeisebei,imKlimaschutzdenAusstoßvonCO2zuminimierenundaus
BiomasseerzeugteundbeiderDeponierunganfallendeGaseinEnergieumzuwandeln.Aspekte
wieWirkungsgradundLebensdauersinddabeivonessentiellerBedeutung.ZubeidenThemen
liefertdiesesProjektwichtigeBeiträgeimRahmenderGrundlagenforschung.
InderRussischenFöderationbestehteinhoherBedarfanEnergiedienstleistungen,
insbesondereauchauflokalerundregionalerEbene.VielerortssinddieElektrizitätsnetzenicht
hinreichendausgebaut,umneueIndustrie‐undGewerbeansiedlungenstützenzukönnen.
GleichesgiltauchfürdieAnrainerstaaten,z.B.dieUkraine.AnlagenderKraft‐Wärme‐Kopplung
könnenhieridealeingesetztwerden.DurchdentendenziellsinkendenBedarfanWärmeenergie
habendieGasnetzeausreichendReserveunddieGasversorgerhabeneinInteresseander
EntwicklungneuerAnwendungsfelder,z.B.inderVeredelungvonErdgaszuWärme,Stromund
weiterenDienstleistungenwieDampferzeugung,Kühlungusw.,dieallemiteinemSOFC‐Modul
bereitzustellenwären.
InsbesonderedieSOFC‐TechnikkanndabeiextremhoheWirkungsgradeüber60%(System,
netto)vorweisen,diedenBestrebungenzuhöhererEnergieeffizienzimLande
entgegenkommen.DiegesamtePrimärenergieeinsparungbeimEinsatzvonSOFCinderKraft‐
Wärme‐Kopplungkannbiszu50%betragen.DieVerminderungvonEmissionenan
klimaschädlichenGasenwieCO2wirdimgleichenMaßegemindert,dievonumwelt‐und
gesundheitsschädlichenGasenwieCO,SO2,NOxusw.praktischvölligvermieden.
Förderkennzeichen:01RD1105A
ANSPRECHPARTNER:
Projektkoordinator
Projektpartner2
ForschungszentrumJülich
InstitutfürEnergie‐undKlimaforschung,IEK
ProjektBrennstoffzelle,IEF‐9/IEK‐PBZ
Leo‐Brandt‐Str.
52425Jülich
BoreskovInstituteofCatalysis(BIC)
RussischeFöderation
ProspektAkademikaLavrentieva5,
630090Novosibirsk,
JosefMertens
Tel.02461615124
e‐mailjo.mertens@fz‐juelich.de
Prof.VladislavSadykov
Tel.+74959393375
Projektpartner1
Projektpartner3
MoskowStateUniversity,Moskau,
RussischeFöderation
Dept.ofChemistry,
LeninskieGory1,Bd.3,
119899Moscow
H.C.StarckCeramicsGmbH
Prof.EvgenyAntipov
Tel.+74959393375
e‐[email protected]
Dr.RolfWagner
Tel.+499287807161
Development
Lorenz–Hutschenreuther–Str.81
95100Selb,