Kunststoffgitter macht Brennstoffzellen effizienter
Absichtliche Turbulenz Luftstrom sorgt für bessere Kühlung
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Wissenschaftliches Gitter-Experiment: Turbulenz ist cool (Foto: aau.dk) |
Aalborg (pte004/30.04.2018/06:15) Ein einfaches Kuststoffgitter von 16 mal 16 Zentimetern steigert die Effizienz luftgekühlter Brenstoffzellen-Stacks deutlich, so Forscher der Universität Aalborg http://en.aau.dk . In Tests hat ihr "TurbuGrid" für ein Plus von mindestens 33,5 Prozent gesorgt. Dabei sorgt das Gitter einfach nur für Turbulenz im kühlenden Luftstrom. Doch das verbessert die Wärmeübertragung so sehr, dass es bei neuen Brennstoffzellen für noch größere Effizienzgewinne und eine längere Lebensdauer sorgen könnte.
Lieber doch Turbulenzen
Bei luftgekühlten Brennstoffzellen-Stacks führt ein Luftstrom Abwärme ab, um die Zellen bei einer möglichst idealen Betriebstemperatur zu halten und so für größtmögliche Effizienz zu sorgen. "Bislang haben sich Forscher und Industrie bemüht, einen möglichst gleichmäßigen Luftstrom zu erreichen", weiß Torsten Berning, Professor am Institut für Energietechnik der Universität Aaalborg. Das sollte Effizienzverluste durch Druckabfälle verhindern. Doch eben das ist offenbar gar nicht so wichtig. "Unsere Forschung zeigt, dass es viel wichtiger ist, eine effektive Wärmeübertragung sicherzustellen", erklärt Berning.
Eben das erreichen die Aalborger Forscher mithilfe des TurbuGrid. Denn das Kunststoffgitter sorgt für Turbulenz im Luftstrom, die ihrerseits eine bessere Wärmeübertragung bewirkt. Das wiederum ermöglicht es, mehr Leistung aus den Zellen zu ziehen. Denn das erzeugt zwar mehr Wärme, doch da diese besser abgeführt wird, ist es leichter, trotzdem ein Überhitzen der Brennstoffzellen zu verhindern und diese auf einer idealen Betriebstemperatur - laut Berning etwa 50 bis 60 Grad Celsius - zu halten.
Länger viel mehr Leistung
Sowohl Modellrechnungen als auch Versuche mit dem TurbuGrid haben ergeben, dass Effizienz und Leistung von Brennstoffzellen dank Turbugrid klar steigen. Allein das mach das Gitter interessant, da luftgekühlte Brennstoffzellen-Stacks beispielsweise für Notstromversorgung von IT-Systemen zum Einsatz kommen. Dazu kommt, dass die bessere Temperaturregelung auch die Lebensdauer der Zellen steigern sollte - sich die Investition in ein solches Energieversorgung-System also länger lohnt als die derzeit üblichen fünf bis sechs Jahre.
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