API src

Found 19 results.

Entwicklung einer Mehrschichtanode fuer die SOFC

Hochtemperaturbrennstoffzellen mit keramischem Festelektrolyt (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) sind aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades und ihrer Umweltvertraeglichkeit eine zukunftsweisende Alternative gegenueber konventioneller Energieerzeugung. Die Leistungsfaehigkeit und Lebensdauer der Einzelzellen sind dabei entscheidende Kriterien fuer die wirtschaftliche Nutzung von Brennstoffzellen. Bisherige Untersuchungen haben ergeben, dass es bei Langzeitbetrieb zu irreversiblen Veraenderungen in der Mikrostruktur der Anode kommt, die zu einer Senkung der Leistungsfaehigkeit fuehren. Je nach Belastung der Einzelzellen treten unterschiedliche Degradationsmechanismen auf. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer Anode, die aus mehreren Funktionsschichten besteht, um so die noetige Leistungsfaehigkeit und Langzeitstabilitaet zu liefern. Es soll ein Gradient in der Korngroesse, dem Nickelanteil und somit der Porositaet und der elektrischen Leitfaehigkeit erreicht werden, da die einzelnen Bereiche der Anodenstruktur unterschiedlichen Anforderungen genuegen muessen. So sind an der Grenzschicht Elektrolyt/Anode kleine Koerner erwuenscht, um eine moeglichst grosse Reaktionsflaeche zu erhalten. Wohingegen an der Grenzflaeche Anode/Interkonnektor ein hoher Anteil an grossen Nickelkoernern erforderlich ist, um einen guten elektrischen Kontakt und hohe Porositaet zu gewaehrleisten. Die optimale Zusammensetzung und Mikrostruktur der einzelnen Funktionsschichten soll durch systematische Belastungstests (elektrisch, chemisch, thermomechanisch) an verschiedenen homogenen Modellstrukturen, das sind Cermetproben aus Nickel- und YSZ-Teilchen mit definierter, homogener Zusammensetzung und Mikrostruktur, und durch die elektrochemische Charakterisierung von Einzelzellen mit entsprechenden homogenen Anodenstrukturen ermittelt werden. Vor und nach Durchfuehrung der Belastungstests ist eine umfassende Analyse der Zusammensetzung und Mikrostruktur der Modell- und Anodenstrukturen mittels Elektronenmikroskopie (REM, TEM, EDX, WDX) vorgesehen. Anhand der gewonnenen Ergebnisse soll ein Modell fuer die verschiedenen Verlust- und Degradationsmechanismen in der Anode entwickelt werden.

Realising Reliable, Durable Energy Efficient and Cost Effective SOFC Systems (Real-SOFC), Realising Reliable, Durable, Energy Efficient and Cost Effective SOFC Systems (REAL-SOFC)

Objective: The aim of the proposed Integrated Project is to solve the persisting generic problems with planar Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) in a concerted action of the European fuel cell industry and research institutions. Main topics addressed include decreased ageing, cost effective materials, low cost components and manufacturing processes, highest electricity generation efficiency in pressurised operation and waste heat utilisation. In close co-operation between industry and research institutions the following steps are accomplished: *improved understanding of ageing in planar SOFC stacks considering all modes of operation, including pressurised, long-term testing over 10.000 hrs., thermal cycling up to 100 cycles, and the influences of fuel composition; these results will flow into *adaptation of materials and protective coatings in order to reduce ageing to well below 0,5Prozent/1000 hrs., introduction of requirements from pressurised operation to materials and cell development; the modified materials then are used in *manufacturing of improved components under commercial conditions and subsequent characterisation in long- term and cycling tests. Two proofs-of-concept including laboratory equipment tests will address * the pressurised operation of stacks coupled with gas turbines (including pressurised stack development in the 5 and 50 kW range) and *the utilisation of the high-value waste heat for industrial processes , namely sorption cooling. The project addresses the topics of Life Cycle Analysis as an essential tool for assessing the environmental impact and recycling of the materials used, industrial standardisation as a means of lowering costs, and training and dissemination as a tool of human resource management and gender equality. The structure of the project is similar to the U.S. American SECA programme targeted at decisive cost reductions in SOFC systems.

Fuel cell power trains and clustering in heavy-duty transports (FELICITAS)

Objective: The FELICITAS consortium proposes an Integrated Project to develop fuel cell (FC) drive trains fuelled with both hydrocarbons and hydrogen. The proposed development work focuses on producing FC systems capable of meeting the exacting demands of heavy-dut y transport for road, rail and marine applications. These systems will be: - Highly efficient, above 60Prozent - Power dense, - Powerful units of 200kW plus, - Durable, robust and reliable. Two of the FC technologies most suitable for heavy-duty transport applic ations are Polymer Electrolyte FuelCells (PEFC) and Solid Oxide Fuel Cells (SOFC). Currently neither technology is capable of meeting the wideranging needs of heavy-duty transport either because of low efficiencies, PEFC, or poor transient performance,SO FC. FELICITAS proposes the development of high power Fuel Cell Clusters (FCC) that group FC systems with other technologies, including batteries, thermal energy and energy recuperation.The FELICITAS consortium will first undertake the definition of the requirements on FC power trains for the different heavy-duty transport modes. This will lead to the development of FC power train concepts, which through the use of advanced multiple simulations, will undertake evaluations of technical parameters, reliab ility and life cycle costs. Alongside the development of appropriate FC power trains the consortium will undertake fundamental research to adapt and improve existing FC and other technologies, including gas turbines, diesel reforming and sensor systems f or their successful deployment in the demanding heavy-duty transport modes. This research work will combine with the FC power trains design and simulation work to provide improved components and systems, together with prototypes and field testing where ap propriate.The FELICITAS consortium approach will substantially improve European FC and associated technology knowledae and know-how in the field of heavv-duty transport.

APAWAGS, Reformer für Brennstoffzellenanwendung in der Luftfahrt

Industrielle Anwendungsgebiete fuer die Nutzung der Abwaerme von Hochtemperaturbrennstoffzellen

Die Entwicklung der Brennstoffzelle ist ein aeusserst innovatives Forschungsgebiet mit grosser Relevanz fuer die schadstoffarme und energieeffiziente Erzeugung von elektrischem Strom. Gegenstand des geplanten Vorhabens ist die Suche nach industriellen Prozessen, die die beim Einsatz der Hochtemperatur-Brennstoffzelle SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) entstehende Abwaerme - als Substitut hochwertiger, sonst auf konventionellem Wege erzeugter Prozesswaerme - direkt mit der vorhandenen hohen Betriebstemperatur nutzen koennen. Angestrebt wird ein hoher exergetischer Wirkungsgrad (ueber 80 Prozent) bei Temperaturen im Bereich von 600-850 Grad Celsius. Ein neues industrielles Anwendungsgebiet der Brennstoffzelle unter effizienter Abwaermenutzung waere z.B. das Brennen keramischer Erzeugnisse wie Fliesen und Bausteine. Am Anfang der Untersuchung steht eine umfangreiche Literatur- und Datenbankrecherche. Es folgt die Aufstellung von Energie- und Massenbilanzen, um aus verschiedenen Schaltungsvarianten diejenige mit dem maximalen Gesamtwirkungsgrad bei hoechster Betriebssicherheit zu ermitteln. In Detailuntersuchungen potentiell geeigneter industrieller Prozesse zur direkten Abwaermenutzung von SOFC-Brennstoffzellen werden die Untersuchungskriterien unter technischen und oekonomischen Aspekten bestimmt. Den Abschluss des Vorhabens bildet ein Workshop zur Beurteilung des Standes der Technik. Das Forschungsprojekt soll die Voraussetzungen fuer ein in Kooperation mit einem Industriepartner durchzufuehrendes Anschlussvorhaben schaffen.

Entwicklung und Fertigung von langzeitstabilen Komponenten fuer Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC) der 50 kW-Klasse

Die Entwicklung des Siemens Hochtemperatur-Brennstoffzellenkonzepts soll bis Ende 1995 an einem Stack der 20 kW Klasse nachgewiesen werden. An diesen wichtigen Meilenstein schliesst ein Folgevorhaben an, das Gegenstand der gestellten Foerderung ist. Das flache Zelldesign mit metallischer bipolarer Platte soll im Hinblick auf groessere Stackeinheiten und kostenguenstigere Fertigungsverfahren weiter entwickelt werden. Es wird eine Anlagen- und Stackkomponenten Fertigung in entsprechenden Technika aufgebaut. Das Keramotechnikum wird dahingehend erweitert, dass dort bis zu 12000 PENs (100 x 100 mm2) pro Jahr gefertigt werden koennen. Dort werden bis zu 600 /a bipolare Platten (400 x 400 mm2) gefertigt und montiert. Mit Hilfe dieser Technologie soll das wichtigste Ziel bis Ende 1998, der erfolgreiche Betrieb einer SOFC Anlage der 50 kW Klasse ( Erdgas / Luft ) erreicht werden. Der Stack wird aus 4 Modulen von je 12,5 kW aufgebaut und soll alternativ auch mit Wasserstoff / Sauerstoff bzw. Luft betrieben werden koennen. Schwerpunkt der Technologieentwicklung ist eine Verbesserung der Langzeitstabiltaet bei der die Alterung auf unter 1 Prozent in 1000 Stunden bei Erdgasbetrieb verbessert werden soll. Der Erdgasbetrieb setzt die Beherrschung der internen Reformierung voraus, die in einer parallel laufenden Entwicklungslinie zunaechst an kleineren Stackeinheiten erprobt wird (1-3 kW).

Oekologische Bewertung einer SOFC-Hochtemperaturbrennstoffzelle mittels Stoffbilanzierung und anschliessendem Vergleich mit einer herkoemmlichen Technik (Gasturbine)

Die Aufgabe dieses Projektes besteht darin, mittels einer Analyse der Stoff- und Energiestroeme des Herstellungsweges der Brennstoffzelle bzw. ihrer Materialien eine Einordnung der mit ihrem 'Lebensweg' verbundenen Umweltauswirkungen durch eine Gegenueberstellung mit den entsprechenden Daten fuer eine Vergleichstechnik, hier Gasturbine, zu ermoeglichen.

Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC), IWE 2

Computerunterstuetzte Material- und Technologieentwicklung fuer die SOFC - Eine Absenkung der derzeitigen Betriebstemperaturen (950 bis 1000 Grad Celsius) der SOFC um mindestens 200 K, die hohe wirtschaftliche Vorteile verspricht, ist nur durch eine gezielte Optimierung der SOFC-Einzelzellen durch eine Verringerung der elektrischen Verluste zu realisieren. Diese Aufgaben erfordern eine Fortsetzung der intensiven Material- und Technologieentwicklung fuer die SOFC, die zunehmend durch eine Modellierung, Simulation und Optimierung der elektrisch und elektrochemisch aktiven Komponenten unterstuetzt werden muss. Zur Beschreibung des elektrischen Verhaltens und zur Identifizierung der Verlustfaktoren in SOFC-Einzelzellen soll ein Simulationsmodell entworfen werden, das auf dem Prinzip der Systemidentifikation basiert. Voraussetzung dafuer sind umfangreiche Messdaten zum Betriebsverhalten sowie spezifische Charakteristika der funktionskeramischen Materialien und SOFC-Einzelzellen vor und nach Betrieb. Derartige Datensaetze liegen am Institut aus bereits abgeschlossenen Industrieprojekten vor und werden im Laufe des Projekts durch elektrochemische Messungen an SOFC-Einzelzellen erweitert. Ziel des Teilprojekts ist sowohl die Unterstuetzung der experimentellen Weiterentwicklung der SOFC-Einzelzellen in den anderen Teilprojekten als auch ihre modellmaessige Beschreibung. Umweltrelevanz: Als elekrochemische Energiewandler ermoeglichen Hochtemperatur-Brennstoffzellen eine direkte Umwandlung der chemischen Energie eines Brenngases (zB Erd- und Kohlegas aber auch Wasserstoff) in elektrische Energie. Kraftwerke auf SOFC-Basis zeichnen sich aufgrund ihres deutlich hoeheren elektrischen Nettowirkungsgrades von bis zu 65 Prozent durch niedrige CO2- und Schadstoffemissionen aus und ermoeglichen eine sowohl umweltfreundliche als auch wirtschaftliche Energieerzeugung.

FP4-ENV 2C, Analysis and Fate of Concrete Admixtures in Wastewaters

General Information: Through construction activities, large quantities of polymeric organic compounds used as concrete admixtures are potentially introduced into the environment. The majority of these chemicals are xeniobiotic sulfonated compounds such as sulfonated naphthalene-formaldehyde-condensates (SNFC), sulfonated melamine-formaldehyde-condensates (SMFC) and ligninsulfonates (LS). The proposed project aims to provide new and innovative analytical procedures for the determination of SNFC, SMFC, LS, related monomers and degradation products. As sensitive and specific analytical procedures for highly polar organic mircropollutants are still scarce, the procedures developed in the course of this project will have applications beyond the scope of the proposed study. The newly developed analytical tools will be applied to determine the occurrence of the above compounds in different wastewater streams, in receiving waters and in drinking water. Behaviour and fate of SNFC, SMFC, LS, related monomers and degradation products during wastewater treatment will be studied aiming at the identification of the relevant chemo dynamic processes. The project is organised into four interrelated work packages addressing the following areas: (i) Development of state-of-the art trace enrichment, separation and detection techniques using solid-phase extraction, high-performance liquid chromatography (HPLC), capillary electrophoresis (CE) and HPLC/mass spectrometry. (ii) Occurrence of SNFC, SMFC, LS, related monomers and degradation products primarily in wastewaters from different industrial and municipal sources as well as in receiving waters, concrete leachates, ground waters and drinking water. (iii) Mass balance of SNFC, SMFC, LS, related monomers and degradation products in different wastewater treatment plants, identification of processes relevant for their environmental fate and identification of possible wastewater disinfection by-products. (iv) Synthesis of the above results in a mass-flux and exposure analysis, leading to a basis for the assessment of environmental and human risks, identification of possible product liabilities and recommendations concerning the establishment of environmental and industrial standards. This project will contribute to the urgently needed scientifically sound basis for the environmental impact assessment of the most important concrete admixtures which are applied worldwide in vast and steadily increasing amounts. Prime Contractor: Universita Ca Foscari di Venezia, Dipartimento di Scienze Ambientali Environmental Chemistry Section; Venezia/Italy.

Messung polycyclischer aromatischer Verbindungen, Teilvorhaben 5: Entwicklung neuartiger Spurenanalyseverfahren zur quasi-kontinuierlichen Erfassung von organischen Luftschadstoffen (insbesondere PAHs)

Ziel des F und E-Vorhabens ist die quasi-on-line Spurenanalyse einiger Klassen von umweltrelevanten organischen Spurenstoffen in Industrieabgasen (zB Muellverbrennungsanlagen). Dies sind im besonderen PAHs, Dibenzo-p-Dioxine und -furane, PCBs und andere HKWs. Der noch zu entwickelnde Prototyp eines Messgeraets soll technologisch soweit vereinfacht werden, dass bei optimierter Probenahme eine Anwendung als Industriegeraet im quasi-on-line-Betrieb moeglich ist. Dazu soll die ueberkritische Fluidextraktion (SFE) mit der ueberkritischen Fluidchromatographie (SFC) oder Gaschromatographie und einem geeigneten selektiven Detektor zur Erzielung richtiger Analysenwerte gekoppelt werden. Als Detektor soll neben einem neu zu entwickelnden fiberoptischen Fluoreszenzdetektor vor allem ein elementspezifischer Plasma-Emissions-Detektor zur Anwendung kommen. Angestrebt wird eine automatisch arbeitende Messwarte, die im Halbstundentakt die Konzentration einiger Leitparameter (Schluesselverbindungen) liefert.

1 2