13 FORSCHUNG IM ZENTRUM | Brennstoffzellen Institut an Wasserstoff ist. Daneben enthält es aber rund 10 Prozent Kohlenmonoxid, das die Brennstoffzelle lahmlegen – „ver- giften“ – würde. Der nachgeschaltete Shiftreaktor (Fachsprache) hat daher die Aufgabe, diesen Kohlenmonoxidanteil auf unter ein Prozent zu verringern. Da- bei produziert er zusätzlichen Wasser- stoff, den Brennstoffzellen als Brenngas verwerten können. „Die Hochtemperatur-Polymerelek- trolyt-Brennstoffzelle (HT-PEFC), die wir im Aggregat verwenden, toleriert diesen Kohlenmonoxid-Gehalt von rund einem Prozent ohne größere Leistungseinbu- ßen“, sagt Prof. Ralf Peters aus dem Jüli- cher Institut für Energie- und Klimafor- schung, Bereich Elektrochemische Ver- fahrenstechnik (IEK-3). Dadurch kommt das Aggregat ohne zusätzliche Kompo- nenten aus, mit denen ansonsten das Gas nach der Shiftreaktion noch weiter gereinigt werden müsste – Komponen- ten, die vor allem Platz und Gewicht kos- ten würden. In jede Komponente des Aggregats sind viel Jülicher Entwicklungsarbeit und Know-how geflossen: Der Reformer bei- spielsweise ist ein Jülicher Gerät der neunten Generation, in dem der Diesel besonders gut mit Luft und Wasser- dampf durchmischt wird. „Bei der Brennstoffzelleneinheit standen wir vor allem vor zwei Herausforderungen, um die für ein Lkw-Aggregat erforderliche Leistung zu erreichen: Erstens mussten wir Zellen mit einer großen Fläche – 320 Quadratzentimeter – bauen, und zwei- tens mussten wir 70 dieser Zellen zu ei- nem zuverlässig arbeitenden Stapel ver- binden“, sagt Prof. Werner Lehnert, ebenfalls vom IEK-3. WETTLAUF DER SYSTEME Die vorteilhafte geringe Empfindlichkeit der HT-PEFC gegenüber Kohlenmonoxid ist eine Folge der Betriebstemperatur von 160 bis 180 Grad Celsius, bei der dieser Brennstoffzellentyp arbeitet. Ihr verdankt er auch den Zusatz „Hochtem- peratur“, denn herkömmliche PEFC ha- ben eine Betriebstemperatur von ledig- lich 60 bis 80 Grad. Andererseits ist die Bezeichnung „Hochtemperatur“ insofern irreführend, weil es andere Brennstoffzellentypen gibt, die bei weit höheren Temperaturen arbeiten. Einer davon ist die Festoxid- brennstoffzelle (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) mit Betriebstemperaturen von 700 Grad. Auch diese Technologie ist als Lkw-Hilfsstromaggregat im Rennen: So sind Jülicher Wissenschaftler an einem Projekt beteiligt, in dem Unternehmen und Forschungseinrichtungen gemein- sam entsprechende Systeme bis zur Marktreife entwickeln. Ob HT-PEFC oder SOFC am Ende die Nase vorn haben wer- den, ist ungewiss. „Für die HT-PEFC spricht jedenfalls, dass sie nur zehn Minuten lang aufgewärmt werden muss, während die SOFC deutlich länger braucht“, so Lehnert. Die Forscher stre- ben an, möglichst mit Industriepartnern ein HT-PEFC-Demonstrationssystem auf- zubauen, das kleiner und kompakter ist als das jetzige Aggregat. In beiden Varianten sollen die Brenn- stoffzellenaggregate künftig Wirkungs- grade von 35 bis 40 Prozent erreichen. Sie sind damit effizienter und kli- mafreundlicher als Dieselaggregate und laufen zudem nahezu geräuschlos. :: Dr. Frank Frick Rückzugsort Fahrerkabine: In Ruhepausen unter- wegs ist sie für Fernfahrer Küche, Büro und auch Schlafzimmer. Prof. Werner Lehnert und Prof. Ralf Peters planen schon die nächste, kom- paktere Bordstromversorgung mit Brenn- stoffzellen. 3|2013 Forschen in Jülich