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Erhöhung der Lebensdauer und Robustheit von Reformersystemen für Brennstoffzellenanwendungen

16.01.2012 - (idw) Fachhochschule Jena

Am 20.12.2011 tagte der projektbegleitende Ausschuss zum Abschluss des öffentlich geförderten Forschungsvorhabens Werkstoff- und fügetechnische Analyse und Optimierung eines Reformers für Brennstoffzellenanwendungen (IGF16118BG; FOSTA P811) am Zentrum für BrennstoffzellenTechnik in Duisburg.

Zielstellung des Vorhabens war es, die Lebensdauer und Robustheit von Reformersystemen für Brennstoffzellenanwendungen durch die konstruktive Gestaltung des Reformerreaktors sowie die Auswahl und Anpassung von Werkstoff und Fügetechnologie zu erhöhen. Die Belastungen von Werkstoff und Schweißverbindungen sind durch die vorliegende thermozyklische Beanspruchung, Temperaturen bis über 1000°C und korrosiven Atmosphären sehr hoch. Diese komplexe Aufgabenstellung wurde durch die drei Forschungspartner Zentrum für Brennstoffzellen Technik GmbH (ZBT), Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung Jena GmbH (ifw Jena) und dem Karl-Winnacker-Institut der Dechema e.V. (KWI) bearbeitet. Die Vorstellung und Diskussion der zum Projektabschluss vorliegenden Forschungsergebnisse erfolgte mit den beteiligten Industrievertretern im Rahmen der 5. Arbeitskreissitzung.

Das KWI stellte die Vorgehensweise bei der Herstellung, Charakterisierung und Optimierung der selbst entwickelten Diffusionsschichten auf Basis von Al, Al-Si und Al-Si-Aktivelementen (Y, Hf und Ce) vor. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten war die Untersuchung der vorliegenden Korrosionsmechanismen und deren Wirkung auf die betrachteten Werkstoffe (1.4541, 1.4958 und 2.4851). Abschließend erfolgte die Bewertung der unbeschichteten und beschichteten Werkstoffe im 1000-stündigen thermozyklischen Hochtemperatur-korrosionstest in realer Prozessgasatmosphäre.

Am ifw Jena wurden Untersuchungen zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe vor und nach deren Auslagerung im Korrosionstest durchgeführt. Diese Ergebnisse stellten die Grundlage für die Auswahl des im weiteren Projektverlauf zur Anwendung kommenden Werkstoffes und der Fügetechnologie dar.

Am ZBT erfolgte abschließend die Fertigung eines reales Reformersystems mit optimiertem Werkstoff, Beschichtung, Fügetechnologie und Konstruktion für den Praxistest. Dieses System wurde im zyklischen Start-Stopp-Betrieb zur Abbildung einer beschleunigen Alterung über 1000 h ausfallfrei getestet. Nach Demontage wurde der Reformerreaktor für metallographische Untersuchungen am KWI und ifw Jena zur Verfügung gestellt.

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA) erfolgte im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über die AiF finanziert.


Kontaktadressen:

T. Ebersbach
Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Jena
Abteilung Fügetechnik
Tel.: 03641/204146
Mail: tebersbach@ifw-jena.de
Internet: www.ifw-jena.de

A. Naji
Dechema e.V., Frankfurt am Main
Karl-Winnacker-Institut
Tel.: 069/7564362
Mail: naji@dechema.de
Internet: www.dechema.de

O. Pasdag
Zentrum für Brennstoffzellen Technik GmbH, Duisburg
Abteilung Gasprozesstechnik
Tel.: 0203/75982211
Mail: o.pasdag@zbt-duisburg.de
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