Edelstahl statt Edelmetall
Brennstoffzellen ohne Platin
General Electric (GE) meldet einen Durchbruch beim Design von Festoxid-Brennstoffzellen. Es ist gelungen, Platin als Katalysator durch Edelstahl zu ersetzen. Damit könnte GE einen Weg zur Konstruktion preislich konkurrenzfähiger Brennstoffzellen eröffnet haben.
»Die mit der Technologie verbundenen kostenmäßigen Herausforderungen haben viele lange abgeschreckt«, sagt Johanna Wellington, Leiterin Spitzentechnologien bei GE Global Research und Leiterin der Brennstoffzellensparte von GE. »Aber wir haben es zum Laufen gebracht und das wirtschaftlich. Es ist ein Durchbruch«, so Wellington. Die mit Geldern des GE »ecomagination« Programms entwickelte Festoxid-Brennstoffzelle, nutzt zur Elektrizitätserzeugung die bekannte Reduktion im Erdgas enthaltener Wasserstoffmoleküle mit Luftsauerstoff.
Gegenwärtig wird die neue Technologie in einer GE-Pilotanlage in Saratoga Springs im Bundesstaat New York getestet. Der Wirkungsgrad betrage bereits 65 Prozent, mit einer kombinierten Abwärmenutzung liege er sogar bei bis zu 95 Prozent. In ihrer Grundkonfiguration erzeugt die Anlage zwischen einem und 10 MW. Das relativ kompakte System kann an jedem Ort aus Erdgas Elektrizität erzeugen. Als Elektroden und Elektrolyt der Brennstoffzelle dienen drei Keramikplatten. Die Kathoden der Brennstoffzelle werden mittels einer von GE Global Research entwickelten additiven Thermal-Spray-Technik im Siebdruckverfahren aufgebracht. Bei etwa 800 °C wird der wasserstoffreiche Brennstoff durch unter der Kathode eingebrachte Kanäle geleitet und erhitzte Luft über die Anode geleitet. Die durch den festen Elektrolyten vermittelte Reaktion zwischen Wasserstoff und Luftsauerstoff erzeugt Elektrizität, Wasser, Hitze und Synthesegas.
Das immer noch Wasserstoff enthaltende Synthesegas wird einem nachgeschalteten Gasmotor der Tiroler GE-Tochter Jenbacher zugeleitet, der wiederum Elektrizität erzeugt. Diese nachgeschaltete Energieerzeugung hebt den Systemwirkungsgrad auf 65 Prozent.
Ein Gedankenspiel: Pro PKW-Brennstoffzelle sind derzeit 3.000 € für Platin aufzuwenden. Platin ist laut einer Roland Berger-Studie von Anfang des Jahres größte Kostentreiber bei PKW-Brennstoffzellen. Die Membran-Elektroden-Einheit, in der aus Wasserstoff Elektrizität erzeugt wird, kommt bislang ohne Platin nicht aus. Roland Berger prognostizierte bis 2025 einen Fall der Kosten der PKW-Brennstoffzellensysteme von heute 45.000 auf ca., 9.000 € pro Einheit, wenn bis dahin eine Massenproduktion von 300.000 Einheiten p.a. etabliert wäre. Diese enthielten jedoch immer noch Platin im Wert von 2.500 bis 3.000 €. Ließe sich die GE-Technik auf den PKW-Bereich übertragen, kämen PKW-Brennstoffzellen in 10 Jahren in den Bereich der Konkurrenzfähigkeit zu Hybridsystemen. Auch die regenerative Power-to-Gas Technologie könnte zumindest für Inselsysteme durch die platinfreie Brennstoffzelle neue Impulse enthalten.
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