Langzeitversuch: Lebensdauer von Brennstoffzelle übertrifft Erwartungen

Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich ist ein wichtiger Schritt für die Entwicklung von Hochtemperatur-Brennstoffzellen, die höchste Wirkungsgrade erzielen, gelungen. Mehr als elf Jahre lang hatten sie eine Brennstoffzelle bei einer Temperatur von über 700 Grad betrieben. Zehneinhalb Jahre lang lieferte sie Strom – solange wie noch keine andere zuvor.

„Anfangs hätte kaum jemand gedacht, dass es möglich ist, Hochtemperatur-Brennstoffzellen über so einen langen Zeitraum zu betreiben“, erklärt Prof. Ludger Blum vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-3). „Der äußerst erfolgreich verlaufene Test hat nun gezeigt, dass die in Jülich entwickelte Variante dieses Brennstoffzellentyps der Anwendungsreife einen großen Schritt nähergekommen ist“, so Blum, der das Langzeitexperiment seit Beginn begleitet.

Keramische Hochtemperatur-Brennstoffzellen erreichen die höchsten Wirkungsgerade und gelten als besonders wartungsarm. Die hohe Betriebstemperatur stellt das verbaute Material aber vor hohe Herausforderungen. Die Erkenntnisse der Forscher fließen daher nun in die Entwicklung neuer Materialien ein, um die Alterungsbeständigkeit weiter zu verbessern. In den nächsten Wochen untersuchen die Forscher dazu verschiedene Komponenten der Anlage:

„Wir sind schon ganz gespannt, wie es im Innern aussieht“, verrät Dr. Norbert Menzler vom Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-1), zuständig für die Entwicklung der keramischen Zellen. „In welchem Zustand sich die Zelle befindet, ist im laufenden Betrieb kaum ersichtlich. Bislang hat weltweit noch niemand eine Zelle nach 100.000 Betriebsstunden bei so hohen Temperaturen untersuchen können.“

Die Anwendungsgebiete der Technologie in der dezentralen Strom- und Wärmeversorgung erstrecken sich dabei vom Eigenheim über größere Wohnanlagen bis hin zu Systemen für die Industrie, Schiffe und sogar Züge. Um die Technologie wirtschaftlich betreiben zu können, müssen die Hochtemperatur-Brennstoffzellen mindestens fünf bis zehn Jahre (40.000 bis 80.000 Stunden) laufen.

Die Jülicher „Solid Oxide Fuel Cell“ (SOFC), was übersetzt Festoxid-Brennstoffzelle heißt, hielt sogar noch deutlich länger durch: Mit dem Dauerbetrieb wiesen die Forscher weltweit erstmalig eine Lebensdauer von 100.000 Stunden nach. Seit dem Start des Versuchs am 6. August 2007 lieferte der aus zwei Zellen bestehende Zellstapel über 93.000 Stunden kontinuierlich Strom, insgesamt ca. 4.600 kWh. Zum Vergleich: Das entspricht in etwa der Strommenge, die ein Einfamilienhaushalt in einem Jahr verbraucht.