Wasserstoff als Energieträger

Die phosphorsaure Brennstoffzelle (PAFC – Phosphoric Acid Fuel Cell) von Infraserv arbeitet mit zirka 200 °C Betriebstemperatur. Rund 80% der zugeführten Energie können in Form von Strom und Wärme ausgenutzt werden. Die frei werdende Wärme lässt sich nicht nur zur Raumheizung und Brauchwassererwärmung, sondern auch als Prozesswärme für Heizdampf und Adsorptionskälte auskoppeln. Deshalb plant Infraserv nach der einjährigen Pilotphase mit dem Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerk (BHKW), die Produktionsanlage eines im Industriepark angesiedelten Unternehmens mit Strom und Wärme zu versorgen. Bei Bedarf kann auch mit Hilfe einer Adsorptionskälteanlage Kälte erzeugt werden. Bei der Inbetriebnahme des BHKW mussten die amerikanischen Standards der aus den USA stammenden Brennstoffzelle auf deutsche Normen umgesetzt werden.

Energien aus regenerativen Quellen zu erzeugen, ist auf lange Sicht ein unabdingbares Ziel. Der Energieträger Wasserstoff stellt in Verbindung mit der Brennstoffzelle eine optimale Energieversorgung für die Zukunft dar. Hierfür bieten sich im Industriepark Höchst ideale Voraussetzungen: ein Wasserstoffgasometer versorgt die Brennstoffzelle permanent mit dem nötigen Brennstoff. Der hohen Verfügbarkeit von Wasserstoff im Industriepark sind weitere Projekte der Infraserv zu verdanken: derzeit ist eine Wasserstoff-Trailerabfüllanlage im Bau, die zum Ende dieses Jahres in Betrieb gehen soll. Außerdem möchte Infraserv den Standort zum ersten Wasserstoffzentrum für das regionale Umfeld aufbauen.

In Zusammenarbeit mit dem Deutschen Wasserstoffverband und Vertretern aus Politik und Wirtschaft soll im Industriepark eine Plattform entstehen, in der alle hessischen Wasserstoffaktivitäten gebündelt werden können.

Mit dem Pilotprojekt des Brennstoffzellen-Heizkraftwerkes will Infraserv Höchst nicht nur die Tauglichkeit dieser neuen Technologie unter Beweis stellen, sondern auch die Weiterentwicklung in Richtung effizienter und umweltverträglicher Energieversorgung vorantreiben. Infraserv Höchst versorgt rund 60 im Industriepark ansässige Unternehmen aus Chemie, Pharma, Pflanzenschutz und Biochemie mit Energien. Die Weiterentwicklung neuer, ressourcenschonender Technologien zur Energiegewinnung gehören dabei zu den obersten Zielen.

E cav 200

Die Phosphorsaure Brennstoffzelle ist eine Mitteltemperaturbrennstoffzelle. Sie arbeitet bei Betriebstemperaturen von rund 200 °C mit einem Elektrolyten. Als Elektrolyt dient konzentrierte, nahezu wasserfreie Phosphorsäure. Die Verwendung einer Säure als Elektrolyt erlaubt auf der Brennstoffseite den Einsatz von CO2-haltigen Gasen, da CO2 nicht mit der Säure reagiert. Dadurch eignet sich die PAFC auch zur Stromerzeugung aus Kohlenwasserstoffen, da das bei der Reformierung anfallende CO2 nicht extra abgetrennt werden muss. Die PAFC wird zumeist mit Wasserstoff aus reformiertem Erdgas als Brennstoff und Luftsauerstoff als Oxidationsmittel betrieben. Auch der Einsatz von flüssigen Kohlenwasserstoffen wie Naphtha ist möglich. Die Elektroden bestehen aus kunstoffgebundenen Kohlematerialien, die mit katalytisch aktiven Edelmetallpartikeln belegt sind. Edelmetallkatalysatoren wie Platin oder Gold, müssen aufgrund der starken Säure eingesetzt werden. Die Phosphorsäure wird nicht als Flüssigkeit durch die Brennstoffzelle gepumpt, sondern in einem porösen Kunststoffvlies aufgesaugt und so zwischen die Elektroden gebracht. Die übrigen Bauelemente bestehen entweder aus Graphit oder Kunststoffmaterialien.

Der Wirkungsgrad der PAFC ist im Vergleich zu anderen Brennstoffzellen nicht unbedingt herausragend. Bei der PAFC ist zur Wirkungsgradverbesserung neben dem atmosphärischen ein druckaufladender Betrieb möglich. Atmosphärische PAFC sind sowohl aus technischer als auch aus kommerzieller Sicht für stationäre Anwendungen zur Strom- und Wärmeerzeugung der am weitesten entwickelte Brennstoffzellentyp. Auch wenn die PAFC einen vergleichsweise hohen Entwicklungsstand erreicht hat, muss an ihrer Wirtschaftlichkeit weiter gearbeitet werden. PAFC Anlagen (200 kW) werden als einziger Brennstoffzellentyp derzeit in nennenswerter Stückzahl produziert und installiert, so dass erste Praxiserfahrungen vorliegen.