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1.1
Brennstoffzellensystem
Im Brennstoffzellensystem wird aus Erdgas, Wasser-
dampf und Luft Strom und Wärme produziert. Mit bis zu
46 % ist der Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung be-
sonders hoch. Die wesentlichen Baugruppen sind dabei
die Entschwefelung, der Reformer und die Brennstoff-
zelle.
Entschwefelung
Im ersten Schritt wird das Erdgas entschwefelt. Das ist
erforderlich, da der Schwefel die Brennstoffzelle außer
Betrieb setzten würde.
Die Entschwefelung ist wartungsfrei.
Reformer
Der Brennstoffzelle ist der Reformer vorgeschaltet. In
ihm wird das Erdgas (CH
ter Zufuhr von Wärme (Q) an einem Katalysator zu Was-
serstoff (H
) und Kohlendioxid (CO
2
(Dampfreformierung zu einem Brenngasgemisch).
+
CH
2 H
O
4
2
F. 1
CH
4
.
Q
1
2
H
H
2
2
Bild 1
Funktionsprinzip Reformer
[1]
Reformer
[2]
Katalysator
Q
Wärmestrom
Brennstoffzelle
Die Brennstoffzelle ist eine Festoxidbrennstoffzelle
(englisch: Solid Oxide Fuel Cell, SOFC). Bei diesem Typ
Cerapower FC 10
) mit Wasserdampf (H
O) un-
4
2
) umgewandelt
2
+
CO
4 H
2
2
H
O
2
H
O
2
H
H
CO
2
2
6 720 819 388-02.1O
der Brennstoffzelle besteht der feste Elektrolyt aus ei-
nem keramischen Werkstoff. Dieser ist bei hohen Tem-
peraturen > 600 °C für Sauerstoffionen (O
durchlässig, für Elektronen (e
In der Brennstoffzelle wird der Wasserstoff mit Sauer-
stoff in Wasser umgewandelt. Das geschieht in 2 Teilre-
aktionen:
• An der Kathode wird der Sauerstoff (O
2–
Ionen (O
) aufgespaltet. Dabei nimmt jedes Sauer-
stoffatom zwei Elektroden auf. Die Sauerstoffionen
wandern durch den Elektrolyten zur Anode.
F. 2
• An der Anode verbindet sich ein Wasserstoffmolekül
(H
) mit einem Sauerstoffion (O
2
Dabei werden zwei Elektronen frei.
F. 3
Die Gesamtreaktion ist somit:
F. 4
Bei der Reaktion an der Anode wird Wärme frei, so dass
die Temperatur in der Brennstoffzelle auf 700 °C steigt.
Ein Teil der Wärme beheizt den Reformer. Der Rest wird
über einen kondensierenden Abgaswärmetauscher
(Brennwertprinzip) an das Heizungswasser abgegeben.
Die an der Kathode freigesetzten Elektronen fließen wie-
der zur Kathode und sorgen für den nutzbaren elektri-
schen Strom. Der so entstehende Gleichstrom wird in
einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt.
O
2
1
2
3
H
2
H
2
2
6 720 819 388-01.1O
Bild 2
Funktionsprinzip Brennstoffzelle
[1]
Kathode
[2]
Elektrolyt (Keramik)
[3]
Anode
[4]
resultierender Stromfluss
[5]
Wechselrichter
Q
Wärmestrom
Produktbeschreibung | 5
–
) dagegen nicht.
–
2–
+
O
4e
2O
2
2–
) zu Wasser (H
2–
–
+
+
H
O
H
O
2e
2
2
O
+
2 H
2 H
O
2
2
2
H
O
2
6 720 819 388 (2016/11)
2–
)
) katalytisch in
2
O).
2
4
5
.
Q
H
O
2
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