Brennstoffzellen - Typen
Die Carbonatschmelzen-Brennstoffzelle
Eigenschaften und Aufbau
Die Carbonatschmelzen-Brennstoffzelle (englisch Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC) gehört zu den Hochtemperatur-Brennstoffzellen. Sie arbeitet im Temperaturbereich von ca. bis . Carbonatschmelzen-Brennstoffzellen ermöglichen eine Stromerzeugung mit Wirkungsgraden bis .
Die Elektroden bestehen aus Nickel, der Elektrolyt ist eine Alkalicarbonatschmelze. Als Brenngas kann außer Wasserstoff auch Erd- oder Biogas verwendet werden.
Reaktion
Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Verwendung Kohlenstoff-haltiger Brennstoffe (z.B. Biogas) möglich; damit steht eine große Auswahl an Brennstoffen zur Verfügung
- kostengünstiges Elektrodenmaterial
Nachteile:
- langes Anfahren aufgrund der hohen Betriebstemperatur
- hohe Betriebstemperaturen erfordern temperaturbeständige Materialien
Anwendungen
Blockheizkraftwerke (Kraft-Wärme-Kopplung, also Nutzung des erzeugten Stroms und der Abwärme), Kraftwerke zur Stromerzeugung
- Abb.1
- Schematische Innendarstellung der MCFC-Testanlage in Berlin Treptow
- Abb.2
- Methanol-MCFC-Anlage im Vattenfall-Heizwerk im Berliner Bezirk Treptow
Am 30. September 2004 hat die Vattenfall Europe Berlin Distribution GmbH zusammen mit seinen Partnern E.ON Energie AG und dem Hersteller MTU CFC Solutions GmbH eine MCFC-Anlage in Betrieb genommen: die weltweit erste mit Methanol betriebene Hochtemperatur-Brennstoffzelle. Die Anlage wurde im Vattenfall-Heizwerk im Berliner Bezirk Treptow installiert. Sie bietet neben der Verwertung von Erdgas die Möglichkeit, Methanol als Brennstoff einzusetzen. Aus beiden wird der Brennstoff Wasserstoff erzeugt.1) Im bivalenten Betrieb lässt sich das Erdgas-Methanol-Mischungsverhältnis kontinuierlich zwischen und variieren.
Die MCFC wird bei einer Temperatur von rund betrieben. Der Elektrolyt besteht aus Carbonatsalzen, die ab einer Temperatur von etwa in flüssiger Form vorliegen. Die Berliner Anlage verfügt über eine elektrische Netzleistung von und eine thermische von ca. . Der elektrische Netto-Wirkungsgrad liegt bei Volllast bei , der Gesamtwirkungsgrad einschließlich der Wärmenutzung bei rund .