Wasserstoff/ Brennstoffzellen - TU Ilmenau - IngBau greenBUILDING

Der Technischen Universität Ilmenau ist es in einem soeben abgeschlossenen Forschungsprojekt gelungen, mit innovativen Technologien die elektrochemische Energieumwandlung für den Einsatz regenerativer Energien zu verbessern. Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten im Institut für Thermo- und Fluiddynamik können in Zukunft genutzt werden, um die Erzeugung von Wasserstoff effizienter zu gestalten und bessere Brennstoffzellen zu entwickeln – diese gelten als eine Energietechnologie der Zukunft.

Davon profitieren könnten mobile elektronische Geräte, Medizinanwendungen und auch der Wachstumsmarkt Mobilität: der Automobilverkehr, der Personennahverkehr und der Flugverkehr. Um die Stabilität der Energieversorgung zu gewährleisten, muss die aus regenerativen Quellen gewonnene Energie mit innovativen Technologien gespeichert werden – Wasserstoffelektrolyse und Brennstoffzellen gelten als Technologien der Zukunft. Dabei wird Wasser mithilfe von elektrischem Strom in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Nachdem der Wasserstoff gespeichert wurde, wird er in einer Brennstoffzelle wieder kontrolliert mit Sauerstoff zusammengebracht – durch die chemische Reaktion wird elektrischer Strom erzeugt.Am Fachgebiet Technische Thermodynamik der TU Ilmenau laufen unter der Leitung von Prof. Christian Cierpka Grundlagenuntersuchungen zu neuen Speichertechnologien wie thermischen Energiespeichern und Flüssigmetall-Batterien. Besonders vielversprechend für die Langzeitspeicherung von Energie ist aber die chemische Energiespeicherung. Forschungsziel der Ilmenauer Nachwuchsgruppe um Prof. Cierpka war es, die physikalischen Prozesse zu erforschen, die der elektrochemischen Energieumwandlung zugrunde liegen, um so die Effizienz der Technologie und damit die Leistungsfähigkeit künftiger Generationen von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren zu steigern.

Bei der elektrochemischen Energieumwandlung wird Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten, die als Gasblasen an den Elektroden entstehen. Der so erzeugte Wasserstoff – oder darauf basierende Produkte wie Methanol – können anschließend in Brennstoffzellen klimaneutral wieder in elektrischen Strom umgewandelt werden. Allerdings verringern die an den Elektroden anhaftenden Gasblasen den Wirkungsgrad des Elektrolyseurs. In Experimenten, die sie gemeinsam mit Wissenschaftlern der TU Dresden, des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf und des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung IFW Dresden durchführten, wiesen die Forscher der TU Ilmenau weltweit erstmals den Einfluss der sogenannte thermischen Marangoniströmungen auf das Blasenwachstum nach. Um zu verhindern, dass Blasen, die an den Elektroden anhaften, den Wirkungsgrad der Wasserelektrolyse verringern, erforschten sie außerdem, wie diese Strömungen das Wachstum der Blasen und ihr Ablöseverhalten von den Elektroden beeinflussen. Durch externe Lorentzkraft-Magnetfelder erzeugten sie zusätzlich Kräfte, um die Blasen gezielt von der Elektrodenoberfläche zu lösen. Der Effekt: In kürzerer Zeit wurde mehr Wasserstoff produziert.

Forschungen am Fachgebiet für Technische Thermodynamik unter www.tu-ilmenau.de