Es ist eine Weile her, seit SauberTechnica haben sich Festoxidbrennstoffzellen angeschaut, da gibt es viel Nachholbedarf. Um nur ein paar neue Entwicklungen zu nennen: Shell hat gerade einen Vertrag mit der Firma Ceres abgeschlossen, um ihre Festoxidtechnologie zur Herstellung von grünem Wasserstoff in Indien zu testen, und der legendäre Autohersteller Ferrari hat sich mit dem US-Unternehmen Bloom Energy zusammengetan, um seine Technologie zu dekarbonisieren Werk Maranello in Italien.

Was ist mit Festoxidbrennstoffzellen passiert?

Für diejenigen unter Ihnen, die neu in diesem Thema sind: Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle mischt Wasserstoff mit Umgebungssauerstoff und einem Katalysator, um emissionsfreien Strom zu erzeugen, wobei Wasser das einzige Nebenprodukt ist. Der umgekehrte Prozess wird als Wasserelektrolyse bezeichnet, bei der Elektrizität und ein Katalysator auf Wasser angewendet werden, wodurch Wasserstoffgas herausgedrückt wird.

Brennstoffzellen mit Polymerelektrolytmembran (PEM) haben bisher die größte Aufmerksamkeit aus dem Bereich des grünen Wasserstoffs auf sich gezogen. Sie werden normalerweise bereitgestellt ein festes Polymer als Elektrolyt, wie von unseren Freunden drüben im US-Energieministerium beschrieben.

Festoxid-Brennstoffzellen sind eine ganz andere Bestie. Ihr Elektrolyt ist eine porenfreie Keramikverbindung und sie können bei Temperaturen von bis zu 1,830 °F betrieben werden. Innerhalb eines Kraft-Wärme-Kopplungssystems könnte ihre Brennstoffeffizienz 85 % oder mehr erreichen.

Unter andere Vorteileeliminiert der hohe Wärmewinkel die Notwendigkeit eines teuren Katalysators und ermöglicht es der Brennstoffzelle auch, mit einer Vielzahl von Eingängen zu arbeiten, ohne dass Systemerweiterungen erforderlich sind.

Es gibt kein kostenloses Mittagessen, einige Feinabstimmungen sind angebracht, bevor Festoxidsysteme auf den Massenmarkt kommen. In der Zwischenzeit ist das Energieministerium an der Tür, durch die es geht Produktion von grünem Wasserstoff kommt ins Bild. Hier ist die Aufnahme aus dem SOFC-Programm, das vom National Energy Technology Laboratory des Energieministeriums durchgeführt wird:

„Das SOFC-Programm … entwickelt die Technologie der synergistischen Festoxidelektrolysezelle (SOEC). Die Elektrolyse ist ein Verfahren, bei dem Wasserstoff mithilfe von elektrischem Strom aus Wasser gespalten wird. SOEC-Systeme bieten aufgrund ihrer hohen Effizienz und Systemflexibilität eine potenziell attraktive Option zur Herstellung von Wasserstoff.“

„…Entwickler untersuchen [auch] das Potenzial, sowohl SOEC als auch SOFC in einem einzigen Hybridgerät zu verwenden, um Strom in Zeiten hoher Nachfrage (hoher Wert) und Wasserstoff in Zeiten geringer Nachfrage (niedrige Kosten) zu produzieren. “, fügt NETL hinzu. „Der außerhalb der Spitzenzeiten produzierte Wasserstoff könnte beispielsweise später zur Stromerzeugung verwendet werden, und dies macht das SOEC-System zu einer Schlüsselkomponente, um die breitere Anpassung dezentraler erneuerbarer Energiequellen wie Wind und Sonne zu ermöglichen.“

Die Rückkehr der Festoxid-Brennstoffzelle

SauberTechnica hab mir mal ein paar angeschaut die Festoxidfirma Bloom Energy vor ungefähr 10 Jahren, aber das Radar war seitdem ziemlich ruhig. Das letzte Mal SauberTechnica einen weiteren Versuch mit Festoxid-Brennstoffzellen unternahm, war im Juli 2021, als das US-Energieministerium eine 52.5-Millionen-Dollar-Runde startete Finanzierung von Forschung und Entwicklung im Bereich Wasserstoff zur Unterstützung seiner neuer „Wasserstoffschuss“ Clean-Tech-Acceleration-Initiative.

Das „Suppe-to-Nuts“-Wasserstoffprogramm macht Platz für Erdgas, aber der langfristige Fokus liegt auf der Dekarbonisierung. In der Finanzierungsrunde im letzten Sommer hat die West Virginia University eine Million Dollar für ein Projekt namens „Gestaltung der Innenflächen poröser Elektroden in Festoxidelektrolysezellen für eine hocheffiziente und dauerhafte Wasserstoffproduktion"

Das Energiedezernat erklärt, was das bedeutet (Pausen hinzugefügt):

"Forschungsgesellschaft der West Virginia University wird hochaktive und robuste Beschichtungsschichten im Nanomaßstab entwickeln und auf die innere Oberfläche einer porösen Elektrode implantieren.

„Die Beschichtung wird mithilfe des additiven Herstellungsverfahrens der Atomlagenabscheidung (ALD) entwickelt und direkt auf die Innenfläche der porösen Elektroden der so hergestellten kommerziellen Zellen implantiert.

„Das Projekt wird eine einfache Lösung für verschiedene Materialherausforderungen auf Zellebene bieten und könnte darüber hinaus umfangreiche und effizientere SOEC-Stacks und -Systeme ermöglichen.“

Falls Sie sich fragen, wie der auf Fossilien ausgerichtete Bundesstaat West Virginia dazu passt, Festoxid-Brennstoffzellen sind quellenunabhängig. Sie können mit Erdgas betrieben werden, und die WVU verfügt über ein beeindruckendes Portfolio an fortgeschrittene Materialforschung auch dank seiner Erfahrung im Erdgasbereich.

Erdgasfans mögen sich vorerst über das neue Forschungsstipendium erwärmen, aber was für die Gans ist, ist für den Ganter. Festoxid-Brennstoffzellen können auch mit erneuerbaren Inputs betrieben werden, einschließlich Biogas und natürlich grünem Wasserstoff.

Fürs Protokoll: Die WVU steuert auch 250,000 US-Dollar aus anderen Quellen für die Bemühungen bei.

Shell taucht in Solid Oxide Pool ein

Lassen Sie uns vor diesem Hintergrund einen Blick auf die Bedeutung von Shells neuestem Tropfen in die funkelnde grüne Wirtschaft der Zukunft werfen.

Anfang dieser Woche gab die Firma Ceres eine Vereinbarung mit Shell zum Bau eines Festoxid-Brennstoffzellenprojekts im Megawatt-Maßstab im Forschungs- und Entwicklungszentrum von Shell in Bangalore, Indien, bekannt grünen Wasserstoff produzieren für den Industriemarkt.

„Shell und Ceres bauen diese Partnerschaft auf, um die SOEC-Technologie zu nutzen, um hocheffizienten, kostengünstigen grünen Wasserstoff bereitzustellen; heute weithin als glaubwürdiger Weg zur Dekarbonisierung schwer zu reduzierender Teile des Energiesystems angesehen, die heute auf fossile Brennstoffe angewiesen sind“, erklärte Ceres.

„Ceres zielt darauf ab, Wasserstoff mit einem Wirkungsgrad zu produzieren, der etwa 20 % höher ist als bei anderen Technologien, im Bereich von Mitte der 80er bis 90 % Wirkungsgrad, wo es möglich ist, Abwärme in industriellen Prozessen zu nutzen, um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen“, fügen sie hinzu und stellen fest dass das Ziel darin besteht, „marktführende nivellierte Wasserstoffkosten von 1.5 $/kg bis 2025“ zu erreichen, fügen sie hinzu.

Der Testlauf wird voraussichtlich drei Jahre dauern, was Shell genügend Zeit für die Entwicklung geben sollte das neue Erdgasfeld Crux vor der Küste Westaustraliens.

Meine Güte! Na ja, kleine Schritte. Shell hat viele Klimaschäden ungeschehen zu machen, aber die US-Solarindustrie ist ein Lichtblick und seine Aktivitäten in der Offshore-Wind Bereich sind ein anderer. Auch Shell unterstützt der Vorstoß der EU für grünen Wasserstoff, also behalte das im Auge.

Festoxidbrennstoffzellen von Ferrari Hearts auch

Die anderen interessanten Nachrichten bringen Bloom Energy zurück auf die SauberTechnica Karte.

Letzte Woche gab das Unternehmen bekannt, dass es eine 1-Megawatt-Festoxid-Brennstoffzelle in Ferraris Produktionsstätte und Hauptsitz in Maranello, Italien, installiert, offenbar um die Expansionspläne des legendären Autoherstellers zu unterstützen.

„Die Partnerschaft mit Ferrari, seit 75 Jahren weltweit führend in der Luxus- und Automobilbranche, markiert Blooms Eintritt in die Europäische Union und Italien und ist der erste Schritt hin zu potenziell größeren Projekten zwischen den beiden Unternehmen“, freute sich Bloom.

„Die hocheffiziente Plattform von Bloom Energy wandelt Brennstoffe wie z Wasserstoff, Biogas oder Erdgas in sauberen Strom ohne Verbrennung. Durch die Festoxidplattform von Bloom wird Ferrari voraussichtlich in der Lage sein, seinen Kraftstoffverbrauch und seine COXNUMX-Emissionen in seiner Produktionsstätte zu reduzieren und gleichzeitig Kosten- und Nachhaltigkeitsvorteile zu erschließen“, fügten sie hinzu.

Wenn ein Megawatt ein bisschen klein klingt, ist es das auch. Das anfängliche Ziel ist es, 5 % des Energiebedarfs von Ferrari zu decken. Als Verbesserung der Energieeffizienz werden die neuen Brennstoffzellen jedoch einen beträchtlichen Einfluss haben. Bloom und Ferrari gehen davon aus, 20 % des Gases einzusparen, das vom bestehenden Kraft-Wärme-Kopplungssystem der Anlage verbraucht wird, und die lokalen Emissionen zu reduzieren.

Grüner Wasserstoff könnte im Spiel sein. Bloom ließ auch einen Hinweis fallen, dass seine flexible Bloom Energy Server-Plattform „Ferrari in die Lage versetzen wird, kohlenstofffreien Strom aus Wasserstoff und anderen kohlenstofffreien Kraftstoffquellen zu erzeugen, um „Italiens aufstrebende Wasserstoffwirtschaft“ zu unterstützen, die sich im Gleichschritt damit zu entwickeln scheint der Fokus der EU auf grünen Wasserstoff.

Interessant! Wie auch immer, wenn alteingesessene fossile Interessengruppen wie Shell es wirklich ernst meinen mit der Rettung des Planeten, sollten sie sich besser bewegen. Hier wird es heiß!

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Foto: Festes Oxid Brennstoffzellen mit freundlicher Genehmigung von Ceres.

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