Auftankbarer Dauerläufer

Neuer Weltrekord für Jülicher Direktmethanol-Brennstoffzellen

10.06.2013 - Deutschland

Mit der neuen Bestmarke von über 20.000 Stunden im Dauereinsatz stellen Jülicher Direktmethanol-Brennstoffzellen (DMFC) erneut ihre Praxistauglichkeit unter Beweis. Der Brennstoffzellentyp eignet sich insbesondere zum Antrieb kleiner Fahrzeuge, galt aber lange Zeit als wenig ausfallsicher. DMFC arbeiten mit flüssigem Methanol, das sich deutlich einfacher speichern lässt als reiner Wasserstoff. Das Jülicher System im Dauertest ist speziell für den Einsatz in elektrischen Hubwagen konzipiert, wie sie in großen Umschlagzentren, den Knotenpunkten globaler Warenströme, zum Einsatz kommen.

Der flüssige Brennstoff Methanol erweist sich vor allen Dingen beim Tanken im Vergleich mit Wasserstoff als vorteilhaft: Methanol kann innerhalb weniger Minuten einfach „aufgetankt“ oder kanisterweise ausgetauscht werden und ermöglicht größere Reichweiten. Aus diesem Grund eignen sich DMFC-Systeme ideal als Batterieersatz für Kleinfahrzeuge und Roboter, die rund um die Uhr im Einsatz sind und deshalb häufig nachgeladen werden müssen. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Hilfsstromaggregate für die unterbrechungsfreie Stromversorgung, wie sie in Mobilfunkstationen und Rechenzentren benötigt werden.

Das Jülicher DMFC-System, ein Block aus 88 Einzelzellen mit einer Gesamtleistung von 1,3 kW, wurde durch ein Projekt des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert. Seit dem 5. Juli 2010 befindet es sich im dynamischen Dauertest. „Mit einer Laufzeit von über 20.000 Stunden hat das System die anfänglichen Erwartungen von 5.000 Stunden deutlich übertroffen. Die Lebensdauer ist wichtig für den wirtschaftlichen Betrieb – die Zellen halten mittlerweile genauso lange wie die Fahrzeuge, für die wir sie entwickelt haben“, erläutert Prof. Detlef Stolten, Leiter des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung, Bereich Elektrochemische Verfahrenstechnik.

Die Jülicher Brennstoffzellen zielen auf den Einsatz in elektrischen Hubwagen ab, die nach rund 20.000 Betriebsstunden generalüberholt werden müssen. Ein entsprechendes Lastprofil als Daten-Grundlage haben die Jülicher Wissenschaftler eigens in einem Umschlagzentrum für Lebensmittel bestimmt. Dort sind die Fahrzeuge Tag und Nacht in Gebrauch. Sie verladen die eintreffende, frische Ware auf Paletten für die Filialen. Die dazu notwendigen Fahrten, Brems- und Hebevorgänge werden am Jülicher Prüfstand nachgestellt. Da die wechselnden Aktivitäten starke Lastschwankungen nach sich ziehen, ist die Jülicher Anlage als Hybridsystem ausgelegt. Eine Batterie springt bei Spitzenlasten von bis zu 7 kW unterstützend ein und speichert darüber hinaus Strom durch Energierückgewinnung beim Bremsen des Fahrzeugs.

Die Laufzeit von Brennstoffzellen galt lange Zeit als Achillesferse dieser Technologie. Das erste System der Forscher brachte es 2002 im Labor auf eine Laufzeit von 50 Stunden. In den vergangenen Jahren gelang es den Jülicher Wissenschaftlern und Ingenieuren, die Technik für den realen industriellen Betrieb fit zu machen und die Betriebszeit im dynamischen Betrieb bis auf den jetzt gemessenen, weltweit einzigartigen Bestwert von 20.000 Stunden zu steigern. Dabei erhöhten sie neben der Lebensdauer auch die Leistungsdichte und die Reichweite der DMFC.

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