Brennstoffzellen Technologie von SFC

Die SFC Energy AG ist ein führender Anbieter von Wasserstoff- und Methanol-Brennstoffzellen für stationäre und mobile Hybrid-Stromversorgungslösungen. Mit den Geschäftsfeldern Clean Energy und Clean Power Management ist die SFC Energy AG ein nachhaltig profitabler Brennstoffzellenproduzent. Seine mehrfach ausgezeichneten Produkte vertreibt das Unternehmen weltweit und verkaufte bislang mehr als 65.000 Brennstoffzellen.

  • Hydrogen
  • Methanol

Luft

Wasserstoff

Abwärme + Wasserdampf

Strom

Luft

EFOY Tankpatrone

Abwärme + Wasserdampf + CO2

Strom

Das Prinzip der Strom­erzeugung mit der Brennstoffzelle

Die Brennstoffzellen-Funktionsweise gleicht einer Batterie. Sie verfügt ebenso über Anode und Kathode und ist genauso wie die Batterie eine elektrochemische Zelle. Der Unterschied der Funktionsweise der Brennstoffzelle besteht allerdings im Betriebsstoff. Die Brennstoffzellen-Technologie setzt entweder auf Wasserstoff oder Methanol – einem Vertreter aus der Stoffgruppe der Alkohole – als Betriebsstoff. Der ist übrigens nicht direkt wie bei der Batterie im Aggregat gespeichert. Während des Betriebs der Brennstoffzelle gelangt er aus einem Tank, wie einem Kanister oder einer Wasserstoff-Flasche, an die Anode. Um nun Strom zu produzieren, braucht es Sauerstoff. Er wird als Oxidationsmittel der Kathode zugeführt. Dieser Prozess ist sowohl bei Wasserstoff- als auch bei Direktmethanol-Brennstoffzellen gleich. Da Wasserstoff von sich aus mit dem Sauerstoff zu Wasser reagieren will, braucht es keine Energie von außen. Ähnliches gilt für die Direktmethanol-Brennstoffzelle. Das Methanol (CH3OH) reagiert mit dem Wasser zu Kohlendioxid und H+-Ionen und wird direkt in Strom umgewandelt. Dabei entsteht neben Strom lediglich Abwärme und Wasserdampf mit etwas Kohlenstoffdioxid.

Die EFOY Wasserstoff-Brennstoffzellen beruhen auf der PEM (Polymerelektrolytmembran)-Technologie. Sie produzieren den Strom aus dem Betriebsstoff Wasserstoff, ergänzt um Sauerstoff aus der Luft. Hierbei wird Wasserstoff direkt in Strom umgewandelt. Dabei entsteht neben Strom lediglich ein wenig Wasserdampf. Diese Wasserstoff-Technologie ist außergewöhnlich umweltfreundlich und nahezu emissionsfrei.

Eine Lösung für zahlreiche Anwendungs­möglichkeiten:
Die Brennstoffzelle

Vor rund 200 Jahren hob Sir William Robert Grove einen Schatz. Bis vor wenigen Jahren schien dieser allerdings in Vergessenheit geraten zu sein. Das ist bedauerlich, denn der britische Physiker hatte bereits 1839 den Schlüssel zu einer nachhaltigen Energieerzeugung gefunden. Seine Entdeckung: Die Brennstoffzelle.

Heute gewinnt die Brennstoffzellen-Technologie zunehmend an Gewicht. Gilt es, den Energiehunger, den Ressourcenverbrauch und den Umweltschutz miteinander zu versöhnen, nimmt die Brennstoffzellen-Technologie eine Schlüsselrolle ein. Umweltfreundliche Betriebsstoffe, höhere Energieeffizienz und eine lange Lebensdauer zeichnen die Brennstoffzelle aus. Sie ist ein wahres Multi-Talent und kann in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz kommen.

Beispielsweise bei neuen Mobilitätskonzepten. Die Brennstoffzellen-Technologie liefert in Pkw, Lkw und Bussen eine praktikable Lösung, um sich den ambitionierten CO2-Schadstoffzielwerten der EU anzunähern. In stationären Anwendungen entfaltet sie ebenfalls ihr nahezu unerschöpfliches Potenzial. Egal, ob als Notstromaggregat für Mobilfunkmasten, in Smart-Traffic-Anwendungen oder als netzferne Alternative für Camping-Urlauber und Segler – die Brennstoffzellen-Technologie ist stets Dreh- und Angelpunkt einer zuverlässigen und umweltfreundlichen Energieerzeugung.

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Viele Anwendungsfälle,
geringe Emissionen

Die SFC Energy AG hat sich als Pionier und wichtiger Innovationstreiber im Markt der Brennstoffzellen-Technologie positioniert. Sie deckt mit ihren Direktmethanol-Brennstoffzellen der Produktreihe EFOY, EMILY und JENNY die hohen Anforderungen im Bereich der öffentlichen Sicherheit ab. Die Aggregate weisen ein Leistungsspektrum von 25 W bis zu 1,5 kW auf. Mit EFOY Hydrogen 2.5 hält SFC Energy zudem eine Wasserstoff-Brennstoffzelle für hohe Leistungsbedarfe ab 1,5 kW bis zu 50 kW im Produktportfolio vor.

Eindrucksvoll zeigt sich bereits an dieser Stelle, dass die Brennstoffzellen-Technologie leistungsstark genug ist, um sowohl die Energiebedürfnisse privater Anwender/-innen als auch professioneller Anwender/-innen zu befriedigen. So gesehen stehen sie konventionellen Energieerzeugern in nichts nach. Im Gegenteil. Im Vergleich zu Verbrennungsmotoren weist die Brennstoffzellen-Technologie weitere entscheidende Vorteile auf. Der größte ist sicherlich ihre Umweltfreundlichkeit. Während konventionelle Generatoren schädliche Abgase wie Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und auch Feinstaub emittieren, entstehen bei der Wasserstoff-Brennstoffzelle lediglich Abwärme und Wasserdampf als Nebenprodukte.

Hohe Leistung
ohne Lärm, Verschleiß und Abgase

Gleichzeitig arbeitet die Brennstoffzellen-Technologie weitaus leiser als herkömmliche Verbrennungsaggregate. Somit erleichtert sie die Arbeit bei Wartungseinsätzen und leistet einen wichtigen Beitrag in Sachen Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz. Die Brennstoffzellen-Technologie ist deshalb leiser während des Betriebs, da sie nahezu ohne mechanische Teile auskommt. Daher entspricht die Geräuschemission bei der Brennstoffzellen-Technologie mit etwa 45 dB(A) dem Geräuschpegel einer ruhigen Wohnung oder Vogelgezwitscher. Ohne bewegliche, also mechanische Teile weist die Brennstoffzellen-Technologie noch einen weiteren Vorteil auf: Sie ist weitaus verschleißärmer als Verbrennungsmotoren. Wartungseinsätze reduzieren sich dabei auf ein Mindestmaß. Dies gilt auch fürs Nachtanken. Die Brennstoffzellen-Technologie kommt mit dem Betriebsstoff (Methanol oder Wasserstoff) länger aus als konventionelle Generatoren. Im Fall von Direktmethanol-Brennstoffzellen – wie bei der EFOY Brennstoffzellen-Funktionsweise – ist für den Austausch der Kanister keine besondere oder langwierige Schulung des Personals erforderlich. Anwender können den Austausch problemlos selbst vornehmen. Ein gewichtiges Argument, denn die ökologische und ökonomische Arbeitsweise der Brennstoffzellen-Technologie reduzieren Zeitaufwand und Betriebskosten.

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Autarker Strombedarf
gewinnt an Bedeutung

Während die Adaption der Brennstoffzellen-Technologie für mobile Anwendungen wieder in den Fokus der Aufmerksamkeit rückt, ist sie für zahlreiche stationäre Systeme bereits unerlässlich geworden. Vor allem dient sie als zuverlässiger Energieerzeuger fernab des konventionellen Stromnetzes. In kritischen Infrastrukturen wie beispielsweise Mobilfunkmasten des digitalen Behördenfunks (BOSNet) fungiert die EFOY Hydrogen 2.5 Wasserstoff-Brennstoffzelle von SFC Energy als Notstromaggregat. Perspektivisch kann sie in gleicher Funktion einen wichtigen Beitrag zum Autonomen Fahren leisten. Die Fahrzeuge müssen mit den Repeater-Stationen kommunizieren. Hierfür ist eine unterbrechungsfreie Verbindung notwendig. Fällt der Strom einmal aus, springt die EFOY Hydrogen in ihrer Funktion als Notstromaggregat ein. In stationären Smart-Traffic-Anwendungen versorgt Brennstoffzellen-Technologie die flexiblen Verkehrsschilder mit Strom. Für private Anwender stellt die Direktmethanol-Brennstoffzelle EFOY – bei Bedarf hybridisiert mit der EFOY Lithium Batterie – die Stromversorgung an Bord von Reisemobilen, Segelbooten sowie von Ferienhütten abseits des konventionellen Stromnetzes sicher. Dies sind nur einige der zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten der SFC Energy Brennstoffzellen-Technologie.

Vorteile der EFOY Brennstoffzelle

Hohe Belastbarkeit und Flexibilität

Die SFC Brennstoffzelle ist langlebig und für anspruchsvolle Einsätze, wie zum Beispiel dem Einsatz in großen Höhen und unter widrigen Umweltbedingungen konzipiert. Sie kann praktisch an jedem Ort eingesetzt werden und versorgt die Batterie tagsüber, als auch in der Nacht mit zuverlässigem, autarkem Strom.

Geringe bis keine Emissionen

Beim Betrieb einer Brennstoffzelle mit Wasserstoff entstehen als Neben-produkte nur Wasser und Wärme - keine Schadstoffe oder Treibhausgase. Dank der umweltfreundlichen und leisen Strom­erzeugung mit der Brennstoffzellentechnologie, können all unsere Lösungen auch in sensiblen Umgebungen, geschlossenen Fahrzeugen oder Räumen eingesetzt werden.

Langlebigkeit und geringe Wartung

Unsere Brennstoffzellen liefern über Wochen und Monate autarken Strom - ohne jeglichen Benutzereingriff. Die Fernsteuerung sorgt für Planungssicherheit, informiert den Nutzer über anstehende Ereignisse und reduziert den Wartungs- und Verwaltungssaufwand.

EFOY Hydrogen 2.5

Leistungsbereich von 2,5 bis 50 kW

Die EFOY Hydrogen Wasserstoff-Brennstoffzelle erweitert das umfangreiche Produktportfolio von SFC Energy mit Energielösungen im höheren Leistungsbereich. Leistungen von 2,5 bis zu 50 kW lassen sich individuell skalieren. Die Bedienung und Installation ist sehr einfach und es entstehen keine Emissionen. Daher kann die EFOY Hydrogen Brennstoffzelle auch in ökologisch sensiblen Bereichen eingesetzt werden und ist dabei sehr leise und effizient.

Mehr über Wasserstoff-Brennstoffzellen

EFOY Brennstoffzelle mit
Direktmethanol

Leistungsbereich von 40 Watt
bis 2,5 kW

Die EFOY Direktmethanol-Brennstoffzellen dienen einem breiten Anwendungsspektrum und decken den kleinen bis mittleren Leistungsbereich ab. Im Vordergrund steht hier die leise und umweltfreundliche Strom­erzeugung in Gebieten ohne Zugang zum konventionellen Stromnetz. Ob als autarke Energieversorgung im Reisemobil, auf dem Segelboot oder als netzferne Stromversorgung für Überwachungsanlagen, Messstationen und viele weitere Anwendungsbereiche im Industriebereich.

Mehr über Direktmethanol-Brennstoffzellen

Fragen und Antworten zur Brennstoffzellen-Technologie

Was ist eine Brennstoffzelle?

Eine Brennstoffzelle ist ein Gerät, das Strom und Wärme erzeugt, indem es eine Brennstoffquelle, z. B. Wasserstoff, mit einem Oxidationsmittel (in der Regel Sauerstoff) kombiniert. Jede Brennstoffzelle hat eine Anode und eine Kathode. Die Reaktionen zur Strom­erzeugung finden an diesen Elektroden statt. Jede Brennstoffzelle enthält außerdem einen Elektrolyten, der elektrisch geladene Teilchen zwischen den Elektroden transportiert, und einen Katalysator, der die Reaktionen zwischen den Elektroden beschleunigt.

Was sind die Vorteile der Brennstoffzelle?

  • Hohe Effizienz
    Beim Einsatz in einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage können stationäre Brennstoffzellen einen Wirkungsgrad von über 80 % erreichen. (3) SFC-Brennstoffzellen überwachen regelmäßig den Ladezustand der Batterie und laden diese automatisch wieder auf. Dadurch wird die Leistung der Anwendung nie unterbrochen.

  • Niedrige Emissionswerte
    Wenn Wasserstoff zum Antrieb einer Brennstoffzelle verwendet wird, entstehen als Nebenprodukte lediglich Wasser und Wärme – keine Schadstoffe oder Treibhausgase. Selbst wenn fossile Brennstoffe zum Antrieb einer Brennstoffzelle verwendet werden, werden die Emissionen im Vergleich zu herkömmlicher, mit fossilen Brennstoffen betriebener Energie erheblich reduziert.(4)

  • Leiser Betrieb
    Die meisten Brennstoffzellen arbeiten geräuschlos und sind daher ideal für den Einsatz geeignet. Aufgrund ihres leisen und emissionsfreien Betriebs sind SFC-Brennstoffzellen die erste Wahl moderner Einsatzkräfte.

  • Robuste Lösung
    Je nach Brennstoffzellentyp sind sie nahezu überall einsetzbar. Die SFC-Brennstoffzelle ist langlebig und für den harten Einsatz im Feld ausgelegt. Die Brennstoffzelle eignet sich auch für den Einsatz in großen Höhen, bei widrigen Umgebungsbedingungen sowie tagsüber und nachts. Ein großer Vorteil ist die hohe Mobilität der Brennstoffzelle.

  • Energiesicherheit
    Mehrere Quellen können Wasserstoff erzeugen, darunter Abfall, Biomasse, Wind-, Sonnen-, Gezeiten-, Wellen- und Geothermie.

Was ist der Unterschied zwischen einer Brennstoffzelle und einer Batterie?

Prinzipiell funktioniert eine Brennstoffzelle ähnlich wie eine Batterie. Sie verfügt ebenso über Anode und Kathode und ist genauso wie die Batterie eine elektrochemische Zelle. Der Unterschied der Funktionsweise der Brennstoffzelle besteht allerdings im Betriebsstoff. Die Brennstoffzellen-Technologie setzt entweder auf Wasserstoff oder Methanol als Betriebsstoff.

Was sind die Vorteile einer Brennstoffzelle gegenüber herkömmlichen Verbrennungsmotoren?

Im Vergleich zu Verbrennungsmotoren weist die Brennstoffzellen-Technologie entscheidende Vorteile auf. Der größte ist sicherlich ihre Umweltfreundlichkeit. Während konventionelle Generatoren schädliche Abgase wie Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und auch Feinstaub emittieren, entstehen bei der Wasserstoff-Brennstoffzelle lediglich Abwärme und Wasserdampf mit einem sehr geringen Anteil CO2 als Nebenprodukte.

Ist die Brennstoffzellen-Technologie leiser als herkömmliche Aggregate?

Da die Brennstoffzellen-Technologie fast ohne mechanische Bauteile auskommen, sind diese deutlich leiser als herkömmliche Verbrennungsaggregate. Die Lautstärke einer Brennstoffzelle kann mit der Lautstärke in einer ruhigen Wohnung verglichen werden.

Wieso gibt es so wenig Fahrzeuge mit Brennstoffzellen-Technologie?

Problematisch sind bei Autos mit Brennstoffzellen-Technologie in erster Linie die hohen Herstellungskosten. Das liegt unter anderem an dem verbauten und kostspieligen Platin. SFC Energy setzt auch deshalb auf Recycling der Komponenten. Brennstoffzellen von SFC Energy sind zu 95 Prozent recycelbar.

Wozu dienen Wasserstoff-Brennstoffzellen?

Wasserstoff-Brennstoffzellen haben zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, z. B. für die Stromversorgung von Privathaushalten und Unternehmen sowie von Fahrzeugen wie Autos, Bussen und Zügen mit Brennstoffzellenantrieb. Einige Beispiele für Brennstoffzellenanwendungen sind die folgenden

Strom

Brennstoffzellen liefern Strom für eine breite Palette von gewerblichen, industriellen und privaten Anwendungen. Diese reichen von Wohnräumen bis hin zu Raumfahrzeugen und Einsatzkräften. Tragbare Brennstoffzellensysteme können für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, von der Stromversorgung kleiner Geräte bis hin zur Strom­erzeugung in abgelegenen Regionen. Mobile Geräte wie z. B. Laptops profitieren von der höheren Energiedichte und dem geringeren Gewicht im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien.

Brennstoffzellen sind sehr zuverlässig, da sie keine beweglichen Teile haben. Außerdem gibt es unter idealen Bedingungen weniger als eine Minute Ausfallzeit pro sechs Jahre, was einer Zuverlässigkeit von 99,9999 % entspricht. (5)

Verkehr

Brennstoffzellen sind für eine Vielzahl von Verkehrsträgern geeignet. Aufgrund der Fähigkeit, in einem kleinen Gerät enorme Energie zu erzeugen, könnte ein Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug wesentlich weiter fahren als ein reines Elektroauto. (6) Außerdem ist es der umweltfreundlichste Kraftstoff.

Quellenangaben