Untersuchung von reversiblen Festoxidzellen für die elektrochemische Energieumwandlung und -speicherung

Paul Binderbauer

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Die gegenwärtige Forschung an energiebezogenen Fragestellungen sieht immer mehr die Einbindung von Wasserstoff als Energieträger der Zukunft vor. Hierbei gibt es diverse Ansätze, um die im Wasserstoff gebundene chemische Energie nutzbar zu machen. Eine Möglichkeit bildet die Festoxidzelle, welche aufgrund ihres Aufbaus reversibel, also im Brennstoffzellen- (SOFC) und im Elektrolyse-Modus (SOEC), betrieben werden kann. Diese einfach auszuführende, reversible Arbeitsweise ist besonders im Einsatz von Verbundnetzen durchaus interessant und auch Gegenstand der vorliegenden Masterarbeit. Dabei werden Untersuchungen zu Festoxidzellen mit unterschiedlichen Zellkonfigurationen im SOFC und SOEC Betrieb durchgeführt. Diese erfolgen mit Hilfe einer Laborversuchsanlage am Lehrstuhl für Physikalische Chemie der Montanuniversität Leoben, welche im Rahmen dieser Masterarbeit zusätzlich optimiert und verbessert wurde. Zudem wird der Einbau und Betrieb der zu prüfenden Testzellen detailliert beschrieben, um hierbei adäquate und vergleichbare Ergebnisse der Brennstoffzellen- und Elektrolysetests zu erhalten. Die in dieser Arbeit beschriebenen neun Zellen wurden dabei im Betrieb mit elektrochemischen Messungen getestet und nach den Tests in einem Rasterelektronenmikroskop untersucht. Die Untersuchungen zeigen, dass der gesamte Zellwiderstand (ASR) im Elektrolyse-Modus kleiner als im Brennstoffzellen-Modus ist. Dieser Unterschied fällt insbesondere bei den untersuchten Elektrolyt-gestützten Zellen signifikant aus. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass bei 90 vol% Wasserdampfgehalt im zugeführten Gasstrom im Elektrolyse-Modus der Polarisationswiderstand der Zelle größer als bei den getesteten Gehalten von 50 vol% und 70 vol% ist. Des Weiteren zeigte die Anoden-gestützte Zelle mit der eingesetzten Luftelektrode Pr2Ni0.9Co0.1O4+δ (PNCO291) die beste Zellperformance bei geringster Degradation.
Titel in ÜbersetzungStudy on reversible solide oxide cells for electrochemical energy conversion and storage
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Bucher, Edith, Betreuer (intern)
  • Egger, Andreas, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung25 Okt. 2019
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2019

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Energieumwandlung
  • elektrochemisch
  • Festoxidzellen
  • SOFC
  • SOEC
  • Hochtemperatur
  • Energiespeicherung
  • Elektrolyse
  • Brennstoffzellen
  • Wasserstoff

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