Forscher verbessern Reformer für Brennstoffzellen

Düsseldorf – Das Zentrum für Brennstoffzellen Technik GmbH (ZBT), Duisburg, das Karl Winnacker Institut der Dechema e.V., Frankfurt, und das Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung, Jena, haben ein Forschungsvorhaben zur werkstofftechnischen Optimierung von Brennstoffzellenreformern erfolgreich abgeschlossen. 31 Monate haben sie im Rahmen des Projektes "Werkstoff- und Fügetechnische Analyse und Optimierung eines Reformers für Brennstoffzellenanwendungen" daran geforscht, eine geeignete Kombination von Werkstoffen, Beschichtungen und Fügetechniken für maximale Robustheit unter Betriebsbedingungen zu finden.

Veränderte Geometrie der Brennkammer verspricht Verbesserungen
Das Hauptziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer robusten Brennkammer für den Einsatz in einem Reformerreaktor für Brennstoffzellenanwendungen. Dazu analysierten die Forscher verschiedene Betriebsbedingungen und Schadensfälle von Reformerreaktoren. Die Analyse der Betriebsbedingungen ergab grundsätzlich drei Belastungsarten: Hochtemperaturbelastung (Kriechen), thermozyklische Belastung (Ermüdung) und chemische Belastung (Korrosion). Im Testverfahren wurden anschließend geeignete Materialkombinationen ermittelt und Variationen der Brennkammerform vorgenommen, wodurch Spannungen deutlich minimiert werden konnten.

Erkenntnisse durch Neubau eines Reformerreaktors getestet
Den finalen Projektabschnitt leitete der Neubau des Reformerreaktors unter Berücksichtigung der im Projektverlauf gewonnenen Erkenntnisse ein. Abschließend wurde der neue Reaktor einem 1000-stündigen thermozyklischen Test unter realen Betriebsbedingungen unterzogen und später auf Schädigungen untersucht. Die Nachuntersuchungen der optimierten Brennkammer nach dem Dauertest zeigte nach Angaben der Forschungseinrichtungen sowohl die generelle Haltbarkeit und Wirksamkeit der Diffusionsschicht, aber auch die noch zu verbessernde Schutzwirkung gerade in der hochbelasteten Brennkammerdeckelmitte. Trotz dieses Verbesserungspotentials war innerhalb des Grundmaterials und im Einflussbereich der Schweißnaht keine tiefergehende Schädigung feststellbar. Aus Sicht der Forschungsinstitute ist dies als großer Erfolg bei der Weiterentwicklung der Reformertechnik zu werten.